mutable과 immutable

python에서 mutable(뮤터블)과 immutable(이뮤터블)에 대해서 알아보자

1. mutable(뮤터블)
2. immutable(이뮤터블)
3. mutable과 immutable
4. mutable을 사용하는 이유? immutable을 사용하는 이유?

mutable과 immutable

면접에서 많이 묻는 질문 중에 하나이고, python을 배운다면 tuple과 list의 차이를 배우면서 접하게 될 개념이다. 각 언어마다 약간의 차이가 존재할 수는 있지만, 기본적인 개념은 거의 동일할 것으로 생각된다.

mutable(뮤터블)

• 변경이 가능한 객체
• 최초 생성 이후에 자유롭게 값의 변경, 추가, 삭제 등이 가능하다.

• 예시

  • int, float 등의 기본 변수.
  • list
  • 사용자 정의 클래스

immutable(이뮤터블)

• 변경이 불가능한 객체
• 최초 생성 이후에 값을 변경할 수 없다.

• 예시

  • tuple
  • string
  • dictionary - key
  • 이 외에 내장 타입인 숫자, 불리언 등이 포함된다.

mutable과 immutable

일반적으로 mutable(뮤터블)한 객체들은 = 으로 값을 재정의 할 수 있다.

num = 1
print(num)

num = 2
print(num)

1
2

위와 같이 값을 변경할 수 있다.

그럼 다음을 보자.

string = "abc"
print(string)
string = "hi"
print(string)

abc
hi

= 으로 값을 변경할 수 있다. 그러면 string이 mutable한가? 그것은 아니다.

string 과 tuple이 immutable한 이유는 아래와 같다.

string = "abc"
print(string)
string[-1] = "z"
print(string)

Traceback (most recent call last):
abc
  File "C:/Users/.../mutable_immutable.py", line 14, in <module>
    string[-1] = "z"
TypeError: 'str' object does not support item assignment

python은 위에서부터 한줄씩 실행되는 인터프리터 언어이기 때문에 abc를 출력한 후 에러메세지를 띄운다. str 객체에는 특정 아이템의 할당이 불가능 하다는 type 에러이다.

tuple로 보아도 같은 결과를 보인다.

tuple_test = (1, 2, 3)
print(tuple_test)
tuple_test[0] = 10
print(tuple_test)

(1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):
  File "C:/.../mutable_immutable.py", line 19, in <module>
    tuple_test[0] = 10
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

위에 반해 mutable한 list는 값을 변경해도 제대로 작동한다.

arr = [1, 2, 3]
print(arr)
arr[0] = 10
print(arr)

[1, 2, 3]
[10, 2, 3]

이 특징은 dictionary에서도 재미있게 작용하는데, dictionary의 key에는 immutable한 형식만이 들어갈 수 있고, value는 이와 관계없이 들어갈 수 있다.

dictionary = dict()
dictionary["q"] = (1, 2, 3)
print(dictionary)
dictionary[1] = "1입니다"
print(dictionary)
dictionary[[1, 2, 3]] = 1
print(dictionary)

{'q': (1, 2, 3)}
Traceback (most recent call last):
{'q': (1, 2, 3), 1: '1입니다'}
  File "C:/.../mutable_immutable.py", line 32, in <module>
    dictionary[[1, 2, 3]] = 1
TypeError: unhashable type: 'list'

여기서 mutable한 list를 key로 넣으려고 하자 type에러가 발생한다. 이는, dictionary의 특성이기도 한데, 사전에서 찾아야 할 단어가 바뀔 수는 없으나, 쪽수는 바뀔 수 있다는 것으로 생각하면 될 것이다.

추가로 1은 int로 key가 될 수 없지 않을까? 하는 생각을 할 수도 있는데, 1은 number이다. 파이썬 내장 타입인 number이며, immutable한 성질을 가지고있다.

mutable을 사용하는 이유? immutable을 사용하는 이유?

각 타입의 장단점이 존재하며 익숙치 않을 때에는 편한 타입을 사용하는 것이 언어를 습득할 때에는 좋을 수 있다. 그러나 dictionary와 같은 경우 immutable 오브젝트를 사용해야하기 때문에 개념을 확실히 잡아두는 것은 중요하다.

mutable을 사용하는 이유는 값 조작의 편의성에 있다.

랜덤하게 들어온 숫자들의 정렬이라던가 내가 만든 클래스라던가 값의 변형과 조작을 편하게 할 수 있다.

immutable을 사용하는 이유는 변화하지 않을 값의 보호에 있다.

특정 x, y, z 벡터로 이동해야 하는 점이 존재할 경우 벡터 값의 변경이 일어나서는 안된다. 이러한 경우 튜플로 값을 지정한다. 물론 이 경우에도 x, y, z를 클래스로 다루는 것이 더 좋을 수 있다. 또는 namedtuple을 사용하는 것이 나을 것이다.

위에서 설명한것과 같이 dictionary의 경우에도 immutable로 key를 설정한다.

여기서 추가로 *args로 변수를 넘길 때에도 tuple 형식이 사용된다. 이 경우에는 들어오는 순서에 대해 확실한 보장을 해야 하기 때문에 사용되는 것이라고 생각된다.

그럼, mutable과 immutable 중 어느것이 더 빠를까?

일반적으로는 mutable이 더 빠르다.

arr = [1, 2, 3]
arr[0] = 100
print(arr)

string = "abc"
string.replace("a", "z")
print(string)
string = string.replace("a", "z")
print(string)

[100, 2, 3]
abc
zbc

list의 경우 특정 위치의 요소를 변경하는것에 문제가 없고, 또한 변경한 내용을 arr에 따로 넣어주지 않아도 자동으로 값이 변경된다.

그러나 아래 string의 경우 문자열 abc를 replace 함수로 변경한 후 print 했을 때 변경되지 않았다. 아래와 같이 string에 다시 넣어주어야만 값이 변경된다.

이 차이점 때문에 속도에서 차이가 나게 된다.

mutable한 객체는 특정 요소가 변경되지만, immutable한 객체는 값이 새로 생성되는 것이다. 특정 부분을 치환하는 것과 전체를 복사하여 특정 부분만 다른 새로운 객체를 만드는 것과의 시간 차이는 분명히 존재한다.

다양한 이야기를 다루다 보니 내용이 좀 많아졌다. 처음 글을 작성하기 시작한 것은 같이 교육을 받았던 동기 중에 tuple과 list를 활용한 버그를 발견했다는 카톡 때문이었는데 이 글을 작성하면서 다시 한 번 둘의 내용을 정리할 수 있는 좋은 기회였다.