파이썬, 내장 함수와 내장 자료형의 차이

파이썬에서 list, tuple, dict, set은 내장 함수가 아니라 내장 자료형(built-in data types)입니다.

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내장 함수와 내장 자료형의 차이

내장 함수(built-in functions)는 파이썬 인터프리터에 내장되어 있어 별도의 모듈 임포트 없이 바로 사용할 수 있는 함수들을 말합니다. 예를 들어, print(), len(), sum(), max(), min() 등이 이에 해당합니다. 이 함수들은 특정 작업을 수행하는 데 사용됩니다.

반면에 내장 자료형(built-in data types)은 데이터를 저장하는 구조를 정의합니다. list, tuple, dict, set은 데이터를 조직하고 다루기 위한 기본적인 컨테이너입니다.

• list: 순서가 있고, 변경 가능한(mutable) 데이터의 모음입니다. 대괄호 []를 사용합니다.
• tuple: 순서가 있고, 변경 불가능한(immutable) 데이터의 모음입니다. 소괄호 ()를 사용합니다.
• dict: 키(key)와 값(value)의 쌍으로 이루어진, 순서가 없는(3.7 버전 이후로는 순서를 유지) 데이터의 모음입니다. 중괄호 {}를 사용하며, 각 쌍은 콜론 :으로 구분됩니다.
• set: 중복을 허용하지 않고, 순서가 없는 데이터의 모음입니다. 중괄호 {}를 사용합니다.

이러한 자료형들은 각각의 생성자 함수(constructor function)를 가지고 있습니다. 예를 들어, list()는 빈 리스트를 만들고, set()는 빈 집합을 만듭니다. 이 생성자 함수들은 해당 자료형의 인스턴스를 만드는 데 사용되므로 함수처럼 보일 수 있지만, 그 자체는 자료형을 대표합니다.

 

"내장(built-in)"의 뜻은 파이썬 인터프리터 자체에 이미 포함되어 있어서 별도의 import 문 없이 즉시 사용할 수 있다는 의미입니다. 이는 파이썬 표준 라이브러리와는 다른 개념입니다.

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내장(Built-in) vs. 표준 라이브러리(Standard Library)

내장(Built-in)은 파이썬을 설치하면 기본적으로 사용 가능한 가장 핵심적인 기능들을 말합니다. 이들은 파이썬 실행 환경의 일부로, 코드를 작성할 때 별도의 설정이나 가져오기(import) 과정이 필요 없습니다.

• 예시: print(), len(), list, int, str 등.

표준 라이브러리(Standard Library)는 파이썬에 기본으로 포함되어 있지만, 특정 기능들을 모듈 형태로 분리해 놓은 것입니다. 이 모듈들은 필요할 때 import 문을 사용해서 가져와야 합니다.

• 예시:
  • math 모듈: 수학 관련 함수들 (math.sqrt(), math.pi)
  • random 모듈: 무작위 숫자 생성 함수들 (random.randint())
  • os 모듈: 운영체제와 상호작용하는 함수들 (os.path.exists())

따라서 list, tuple, dict, set은 파이썬의 가장 기본적인 내장 자료형이며, import 없이 사용 가능합니다.

 

 

중요질문)

내장의 뜻은 인터프리터에 포함되어있다는건, 기계어로 바꾸어 실행하는 컴퓨터프로그램 안에 등록이 되어 이의 뜻인가요?

 

네, 맞습니다. "내장(built-in)"은 파이썬 인터프리터라는 프로그램 자체의 일부로, 이미 기계어 코드로 컴파일되어 있다는 의미에 가깝습니다.

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인터프리터와 내장 기능

파이썬 코드는 인터프리터가 한 줄씩 읽어 들여 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어 코드로 변환하고 실행합니다. 이때 list, tuple, dict, set과 같은 내장 자료형이나 print(), len()과 같은 내장 함수는 인터프리터 프로그램 자체에 이미 구현되어 있습니다.

쉽게 말해, 파이썬 인터프리터를 설치한다는 것은 print() 함수를 실행하는 기계어 코드, list 객체를 생성하고 다루는 기계어 코드 등이 이미 포함된 하나의 프로그램을 다운로드하는 것과 같습니다. 따라서 코드를 작성할 때 별도의 import 과정 없이 바로 사용할 수 있는 것입니다.

이러한 내장 기능들은 C언어와 같은 저수준 언어로 구현되어 있어 매우 효율적이고 빠릅니다. 그래서 파이썬에서 가장 기본적인 연산을 수행하는 데 사용됩니다.

 

 

참고)

라이브러리는 특정 기능들을 미리 만들어 놓은 프로그램 코드들의 모음입니다.

라이브러리 비유

건축을 하는 데 필요한 재료들을 생각해보세요. 벽돌, 시멘트, 창문 등은 이미 공장에서 규격에 맞게 만들어져 있습니다. 건축가는 이 재료들을 직접 처음부터 만들 필요 없이, 가져다 조립만 하면 됩니다.

여기서 라이브러리는 바로 이 공장에서 만들어진 규격화된 재료들과 같습니다.

• 벽돌을 만드는 과정
  • print("Hello, World!")
  • 파이썬 코드를 작성하는 것
• 미리 만들어진 창문을 가져다 쓰는 과정
  • import numpy
  • numpy.array([1, 2, 3])
  • 외부 라이브러리(numpy)를 가져와서 사용하는 것

즉, 다른 사람들이 이미 만들어 놓은 유용한 기능을 가져와서 사용하는 것을 말합니다.

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실제 예시: 웹 개발 라이브러리

파이썬으로 웹사이트를 만들고 싶다고 가정해봅시다. 웹사이트를 처음부터 만들려면 웹 서버를 구축하고, 요청을 처리하고, 응답을 보내는 모든 복잡한 과정을 직접 코딩해야 합니다.

하지만 Flask나 Django와 같은 웹 개발 라이브러리를 사용하면, 이미 이러한 기능들이 잘 정리되어 있어 몇 줄의 코드만으로도 웹사이트를 만들 수 있습니다.

Python

 

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def hello_world():
    return "<p>Hello, World!</p>"

위 코드는 Flask 라이브러리를 가져와서 웹사이트의 기본 구조를 간단하게 만드는 예시입니다. Flask가 웹 서버를 구동하고 요청을 처리하는 복잡한 부분을 대신 처리해주므로, 우리는 hello_world 함수만 작성하면 됩니다.

요약하면, 라이브러리는 복잡한 작업을 단순하게 만들어주는 도구 상자라고 할 수 있습니다.

 

이번에는 요리를 할 때 필요한 도구와 재료에 비유해 볼게요.

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1. 맨손으로 요리하기: 내장 기능

내장 기능은 요리사가 항상 가지고 다니는 두 손과 같아요. 🤲

• 손으로 직접 밥을 비비고, 김치를 찢고, 고기를 주무르는 것
• 이처럼 파이썬의 list, print() 등은 별도의 도구 없이 언제든지 바로 사용할 수 있습니다. 파이썬을 설치하면 이미 손에 쥐어져 있는 기능들이죠.

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2. 도구 상자를 꺼내 쓰기: 라이브러리

라이브러리는 요리 도구 상자와 같아요. 🧰

• 요리사가 칼, 냄비, 국자와 같은 도구들을 필요할 때만 상자에서 꺼내 쓰는 것처럼, 파이썬 라이브러리도 필요할 때만 import해서 사용합니다.

쉬운 예시: 케이크 만들기

• 라이브러리가 없다면: 밀가루, 설탕, 달걀을 준비하고, 오븐의 온도를 직접 조절하고, 반죽을 섞는 모든 과정을 처음부터 만들어야 합니다. 이 작업은 매우 복잡하고 시간이 오래 걸립니다.
• 라이브러리가 있다면:
  • 믹서기 라이브러리: import mixer
  • 오븐 라이브러리: import oven
  • 이제 우리는 mixer.mix_dough()와 같이 미리 만들어진 기능을 사용해서 반죽을 쉽게 만들 수 있고, oven.bake()를 사용해 완벽한 온도로 구울 수 있습니다.

즉, 라이브러리는 복잡한 작업을 단순하게 만들어주는 미리 만들어진 도구 상자이며, 우리는 필요에 따라 원하는 도구를 꺼내 사용하기만 하면 됩니다.

 

중요) 개념 정리 예제

실제 파이썬 코드를 사용해서 내장 함수와 라이브러리의 차이를 보여드릴게요.

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내장 함수: len()

내장 함수는 파이썬에 기본으로 포함되어 있어 import 없이 바로 사용할 수 있습니다. len() 함수가 대표적이죠.

Python

 

# 'len()' 함수는 별도의 'import' 없이 바로 사용 가능
fruits = ["사과", "바나나", "딸기"]
print(len(fruits)) 
# 출력: 3

len()은 리스트의 길이를 세는 기능입니다. 이 기능은 너무나 자주 사용되기 때문에 파이썬 개발자들이 인터프리터 안에 아예 넣어둔 거예요. 우리가 파이썬을 설치하는 순간부터 언제든지 쓸 수 있습니다.

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라이브러리: math.sqrt()

라이브러리는 필요할 때만 불러와서 사용하는 도구 상자입니다. 제곱근을 계산하는 sqrt() 함수를 사용해볼게요. sqrt()는 math라는 표준 라이브러리에 속해 있습니다.

Python

 

# 'sqrt()' 함수를 사용하려면 'math' 라이브러리를 먼저 불러와야 합니다.
import math

number = 16
result = math.sqrt(number)

print(result) 
# 출력: 4.0

만약 import math를 하지 않고 print(sqrt(16))이라고 코드를 짜면, 파이썬은 sqrt가 무엇인지 모르기 때문에 오류가 발생합니다. 이는 마치 "칼이 필요하니 칼을 가져와줘"라고 말하는 것과 같습니다. import math가 바로 그 "가져오는" 역할을 합니다.

이처럼 math 라이브러리에는 sqrt() 외에도 다양한 수학 관련 함수들이 모여 있습니다. 모든 기능을 항상 메모리에 올려두는 대신, 필요할 때만 불러서 사용하는 효율적인 방식이죠.

 

 

참고)

내장 함수는 인터프리터에 내장 되어 있어서 메모리에 상주하나요?

네, 맞습니다. 내장 함수(built-in functions)는 파이썬 인터프리터가 실행될 때부터 메모리에 상주합니다.

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내장 함수의 메모리 상주 이유

파이썬 인터프리터는 코드를 실행하는 프로그램 자체입니다. print(), len(), sum()과 같은 내장 함수는 이 인터프리터의 핵심적인 부분으로, C언어 같은 저수준 언어로 구현되어 있습니다.

인터프리터가 시작되면, 이 기본 기능들을 바로 사용할 수 있도록 메모리(RAM)에 로드됩니다. 이는 마치 컴퓨터의 운영체제가 부팅될 때, 키보드 입력이나 화면 출력 같은 기본적인 기능들이 항상 준비되어 있는 것과 같습니다.

만약 len() 함수를 사용할 때마다 디스크에서 불러와야 한다면, 프로그램의 실행 속도가 크게 느려질 것입니다. 따라서 자주 사용되는 필수적인 기능들은 효율성을 위해 처음부터 메모리에 올려두는 것입니다.

반면, 라이브러리 모듈은 import 문을 통해 호출될 때만 메모리에 로드됩니다. 이 덕분에 모든 라이브러리가 항상 메모리를 차지하는 것을 막고, 필요한 기능만 불러서 사용할 수 있습니다.

 

 

질문)

내장 자료형도 메모리에 상주하나요?

네, 내장 자료형(built-in data types)의 정의와 기능 자체는 파이썬 인터프리터가 실행될 때부터 메모리에 상주합니다.

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자료형과 메모리

list, tuple, dict, set과 같은 내장 자료형들은 데이터를 담는 '틀' 또는 '설계도'와 같습니다. 이 틀의 작동 방식과 구조는 파이썬 인터프리터에 미리 정의되어 있으며, 인터프리터가 실행되는 순간부터 메모리에 로드됩니다.

하지만 이 자료형들을 사용하여 특정 변수를 생성할 때, 예를 들어 my_list = [1, 2, 3]라고 코드를 작성하면, 그 변수(my_list)와 데이터([1, 2, 3])가 메모리에 별도로 할당됩니다.

• 자료형의 정의: 인터프리터가 시작될 때 메모리에 로드되어 항상 사용 가능
• 변수와 데이터: 코드가 실행될 때 필요에 따라 메모리에 할당되거나 해제됨

따라서 내장 자료형 자체의 '설계도'는 항상 메모리에 있지만, 그 설계도를 사용해 만든 실제 객체(데이터)는 프로그램의 실행 흐름에 따라 메모리에 생성되고 소멸됩니다.

 

질문)

내장 자료형도 인터프리터에 포함되어 있나요?

네, 내장 자료형도 파이썬 인터프리터에 포함되어 있습니다. ---

인터프리터와 자료형의 관계

내장 자료형(built-in data types)인 list, tuple, dict, set은 파이썬 코드를 실행하는 프로그램인 인터프리터의 핵심 구성 요소입니다. 이 자료형들의 동작 방식, 메모리 구조, 그리고 이와 관련된 연산(예: 리스트에 요소를 추가하거나 삭제하는 방법)은 모두 인터프리터 안에 이미 정의되어 있습니다.

따라서 파이썬을 설치하면 별도의 import 과정 없이 [], (), {}와 같은 구문을 사용하여 즉시 리스트, 튜플, 딕셔너리 등을 만들 수 있습니다. 이는 마치 컴퓨터 운영체제에 키보드와 마우스의 작동 원리가 내장되어 있어서, 컴퓨터를 켜는 순간부터 바로 사용할 수 있는 것과 같습니다.

내장 함수와 마찬가지로, 내장 자료형 역시 효율적인 실행을 위해 인터프리터와 함께 메모리에 상주하며, 우리가 프로그램을 작성할 때 필요한 데이터를 담는 그릇 역할을 합니다.