클린 아키텍처(Clean Architecture) - 4장 구조적 프로그래밍

구조적 프로그래밍 개요

 

• 1968년 에츠허르 비버 데이크스트라가 발견
• 데이크스트라는 무분별한 점프(goto 문장)는 프로그램 구조에 해롭다는 사실을 제시
• 데이크스트라는 점프들을 if/then/else와 do/while/untill과 같이 더 익숙한 구조로 대체했다.

구조적 프로그래밍은 제어흐름 직접적인 전환에 대해 규칙을 부과한다.

 

구조적 프로그래밍

모든 프로그램은 인간의 두뇌로 감당하기에는 너무 많은 세부사항을 담고 있었다.

아주 작은 세부사항이라도 간과하면 프로그램이 동작하는 것처럼 보이더라도 결국엔 예상 외의 방식으로 실패하곤 했다.

 

데이크스트라는 증명(proof)이라는 수학적인 원리를 적용하여 이 문제를 해결하고자 했다.

그것은 공리, 정리, 따름정리, 보조정리로 구성되는 유클리드 계층구조를 만드는 것이었다.

데이크스트라는 수학자가 유클리드 계층구조를 사용하는 방식을 프로그래머도 사용할 수 있다고 믿었다.

프로그래머는 입증된 구조를 이용하고, 이들 구조를 코드와 결합시키며, 그래서 코드가 올바르다는 사실을 스스로 증명하게 되는 방식이었다.

 

데이크스트라는 이 연구를 진행하면서 goto 문장이 모듈을 더 작은 단위로 재귀적으로 분해하는 과정에 방해가 되는 경우가 있다는 사실을 발견했다. 

모듈을 분해할 수 없다면 증명에 필수 기법인 분할 정복 접근법을 사용할 수 없게 된다.

 

goto 문장을 사용하더라도 모듈을 분해할 때 문제가 되지 않는 경우도 있었다.

goto 문의 좋은 사용방식은 if/then/else와 do/while과 같은 분기와 반복이라는 단순한 제어 구조에 해당한다는 사실을 발견했다.

 

모듈이 이러한 제어 구조만을 사용한다면 증명 가능한 단위로까지 모듈을 재귀적으로 세부화하는 것이 가능해 보였다.

 

뵘과 야코파니는 모든 프로그램을 순차(sequence), 분기(selection), 반복(iteration) 이라는 세 가지 구조만으로 표현할 수 있다는 사실을 증명했다.

 

기능적 분해

• 구조적 프로그래밍을 통해 모듈을 증명 가능한 더 작은 단위로 재귀적으로 분해할 수 있게 되었고, 이는 결국 모듈을 기능적으로 분해할 수 있음을 뜻했다.
• 문제를 고수준의 기능들로 분해할 수 있고, 이들 각 기능은 다시 저수준의 함수들로 분해할 수 있었다.
• 이러하 분해 과정을 끝없이 반복할 수 있다.
• 분해한 기능들은 구조적 프로그래밍의 제한된 제어 구조를 이용하여 표현할 수 있었다.
• 구조적 분석이나 구조적 설계 기법을 사용하면 프로그래머는 대규모 시스템을 모듈과 컴포넌트로 나눌 수 있다.
• 모듈과 컴포넌트는 입증할 수 있는 아주 작은 기능들로 세분화할 수 있다.

테스트

"테스트는 버그가 있음을 보여줄 뿐, 버그가 없음을 보여줄 수는 없다." - 데이크스트라

• 테스트를 통해 프로그램이 잘못되었음을 증명할 수는 있지만, 프로그램이 맞다고 증명할 수는 없다.
• 구조적 프로그래밍은 프로그램을 증명 가능한 세부 기능 집합으로 재귀적으로 분해할 것을 강요한다.
• 구조적 프로그래밍은 테스트를 통해 증명 가능한 세부 기능들이 거짓인지를 증명하려고 시도한다.
• 거짓임을 증명하려는 테스트가 실패한다면, 이 기능들은 목표에 부합할 만큼은 충분히 참이라고 여기게 된다.

 

결론

• 구조적 프로그래밍이 오늘날까지 가치 있는 이유는 프로그래밍에서 반증 가능한 단위(세분화된 기능)를 만들어 낼 수 있는 능력 때문이다.
• 아키텍처 관점에서는 기능적 분해를 최고의 실천법 중 하나로 여기는 이유이기도 하다.
• 소프트웨어 아키텍트는 모듈, 컴포넌트, 서비스가 쉽게 반증 가능하도록(테스트 용이하도록) 만들기 위해 노력해야 한다. 이를 위해 구조적 프로그래밍과 유사한 제한적인 규칙들을 받아들여 활용해야 한다.