프로그램이 동작한다고 믿으려면 무엇이 필요한가?

제목은 거창하지만, 조엘 온 소프트웨어의 실질적인 2기라고 생각하는 조엘의 “소프트웨어 블로그 베스트 29선”을 다시 읽으면서 되새김질 하는 중에 쓴 글.

11번째로 실린 글은 Thinking in Java/C++ 의 저자이기도 한 브루스 에켈(Bruce Eckel)의 “타입검사와 테스트(Strong-type and Strong-testing)”다. 여기에서 주장하는 것은,

• 동적 타입 검사인지 ((Python이나 ruby 같은 요즘의 프로그래밍 언어가 그렇듯이, 컴파일 타임(?)에는 타입을 확인하지 않고, 실행 시간에 타입이 맞지 않으면(특정 함수가 없다거나) 런타임 예외를 던지거나 하는 언어들))  정적 타입 검사인지 ((C++이나 Java, nML 처럼 컴파일 시간에 타입(형)을 검사해주는 언어)) 는 중요하지 않다
• 프로그램의 동작에서 타입 검사가 차지하는 부분은 매우 작다
• 결국 프로그램의 신뢰성은 테스트로 보장해야 한다

라는 것들. C++도 그렇고, 타입검사가 그렇게 강점이라는 nML도 그렇고 타입 검사는

이 연산이 맞는 결과 타입을 보장하는가

만을 검사해준다. 결국 프로그램이 동작하는지 파악할 수 있는 것은 타입검사가 아니라 좀 더 광범위한 구현층, 기능층, 표현층 등 각 레벨에서의 테스트 뿐이라는 것. ((필연적으로 각종 테스트들과 테스트 프레임웍, 자동화된 테스트가 필요하게된다))

예를 들어 다음과 같은 factorial 코드가 있다고 치자. ((편의상 아주 단순한 함수인 factorial 을 역시 쉬운 언어인 python으로 구현해보겠다))

def fact( n ):
    if n != 1 : n * fact(n – 1) # 약간의 의도 가 담긴 구문
   else: return 1

이 코드가 동작하는가? 일단 타입 검사나 문법 형식 검사는 통과 한다. 그리고 보통은 잘 동작하는 것 처럼 보인다. 그러나 1보다 작은 값이 들어오면(…) 스택이 넘쳐날 때 까지 함수를 실행하게 된다.

즉, 타입 검사는 부분적인 보장일 뿐, 무엇이 정확하게 동작하는지는 보장해주지 않는다는 것.

결국 필요한 것은 이런 코드? ((Java나 C# 사용자라면 익숙한 모습이다. Python 각 파일들은 main을 가질 수 있고, 해당 python 파일을 실행하면 main() 이 호출된다. 코드는 factorial 값들을 체크하는 문장들. 그러나 비슷한 논리로 이 역시도 테스트해준 영역에서나 코드의 정확성을 보장해준다…))

def main():
    assert( 1 == fact( 0 ) )
    assert( 1 == fact( -69573 ) )
    assert( 24 == fact( 4 ) )
    assert( 120 == fact( 5 ) )
    assert( 1307674368000 == fact(15) )
    print “Test passed”

프로그래밍 작업을 통해 무언가를 만들었다는 것은, 그거에 대한 테스트 ((물론 axiomatic proof를 통한 연역적인 보장도 있겠지만, 실제로 사용될 수준의 코드들에서는 사실 상 무의미한 짓이라고 생각한다)) 가 보여주는 영역에서 성공적으로 동작하는 것일 뿐이다라는 것.

뭔가를 만들고 나면 근거없는 찝찝함(특히 간만에 예전 코드를 손댔을 때)을 만족스럽게 제거할 방법은 결국 테스트밖에 없는 것 같다. 요즘 다시 읽고 있는 “프로그램은 왜 실패하는가?”에서도 말하고 있지만, 수 많은 SW 엔지니어나 교수들이 강조해온 것 — 테스트로 프로그래밍 정확성을 보장하라라는 것 — 을 실제로 따라하기 시작한지 얼마나 되는걸까 -_-;; 좀 더 반성하고 내 코드의 질을 보장해줄 수 있는 테스트를 작성할 수 있게 노력해야; 그런 의미에서 Jolt Productivity Award인 xUnit test-pattern이 무지 땡기는데…

ps. 오늘따라 함수형 언어가 검사가 잘되서 좋다! 라고 강조하는 사람이 있어서 -_-. 함수형 언어가 정적 검사들에 좀 더 적합한 것은 사실이다. 그렇지만 프로그램의 정확성은 결국 실행해보는 테스트들만이 보장해준다. 그것도 모든 것을 포함하지는 못하고…