파이썬을 처음 공부할 때 리스트와 튜플에 대해 비슷한 의문을 가진 적이 있었다. 이 둘을 비교하고 설명하는 Ned Batchelder의 Lists vs. Tuples 글을 번역했다. 특별한 내용은 아니지만 기술적인 차이와 문화적 차이로 구분해서 접근하는 방식이 독특하게 느껴진다.

Python에 입문하는 사람들이 흔하게 하는 질문이 있다. 리스트(list)와 튜플(tuple)의 차이는 무엇인가?

이 질문의 답변은 이렇다. 이 두 타입은 각각 상호작용에 있어 두 가지 다른 차이점이 존재한다. 바로 기술적인 차이와 문화적인 차이다.

먼저 두 타입의 공통점을 확인하자. 리스트와 튜플은 둘 다 컨테이너로 일련의 객체를 저장하는데 사용한다.

>>> my_list = [1, 2, 3]
>>> type(my_list)
<class 'list'>
>>> my_tuple = (1, 2, 3)
>>> type(my_tuple)
<class 'tuple'>

둘 다 타입과 상관 없이 일련의 요소(element)를 갖을 수 있다. 두 타입 모두 요소의 순서를 관리한다. (세트(set)나 딕셔너리(dict)와 다르게 말이다.)

이제 차이점을 보자. 리스트와 튜플의 기술적 차이점은 불변성에 있다. 리스트는 가변적(mutable, 변경 가능)이며 튜플은 불변적(immutable, 변경 불가)이다. 이 특징이 파이썬 언어에서 둘을 구분하는 유일한 차이점이다.

>>> my_list[1] = "two"
>>> my_list
[1, 'two', 3]
>>> my_tuple[1] = "two"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

이 특징은 리스트와 튜플을 구분하는 유일한 기술적 차이점이지만 이 특징이 나타나는 부분은 여럿 존재한다. 예를 들면 리스트에는 .append() 메소드를 사용해서 새로운 요소를 추가할 수 있지만 튜플은 불가능하다.

>>> my_list.append("four")
>>> my_list
[1, 'two', 3, 'four']
>>> my_tuple.append("four")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'tuple' object has no attribute 'append'

튜플은 .append() 메소드가 필요하지 않다. 튜플은 수정할 수 없기 때문이다.

문화적인 차이점을 살펴보자. 리스트와 튜플을 어떻게 사용하는지에 따른 차이점이 있다. 리스트는 단일 종류의 요소를 갖고 있고 그 일련의 요소가 몇 개나 들어 있는지 명확하지 않은 경우에 주로 사용한다. 튜플은 들어 있는 요소의 수를 사전에 정확히 알고 있을 경우에 사용한다. 동일한 요소가 들어있는 리스트와 달리 튜플에서는 각 요소의 위치가 큰 의미를 갖고 있기 때문이다.

디렉토리 내에 있는 파일 중 *.py로 끝나는 파일을 찾는 함수를 작성한다고 가정해보자. 이 함수를 사용했을 때는 파일을 몇 개나 찾게 될 지 알 수 없다. 그리고 동일한 규칙으로 찾은 파일이기 때문에 항목 하나 하나가 의미상 동일하다. 그러므로 이 함수는 리스트를 반환할 것이다.

>>> find_files("*.py")
["control.py", "config.py", "cmdline.py", "backward.py"]

다른 예를 확인한다. 기상 관측소의 5가지 정보, 식별번호, 도시, 주, 경도와 위도를 저장한다고 생각해보자. 이런 상황에서는 리스트보다 튜플을 사용하는 것이 적합하다.

>>> denver = (44, "Denver", "CO", 40, 105)
>>> denver[1]
'Denver'

(지금은 클래스를 사용하는 것에 대해서 이야기하지 않을 것이다.) 이 튜플에서 첫 요소는 식별번호, 두 번째는 도시… 순으로 작성했다. 튜플에서의 위치가 담긴 내용이 어떤 정보인지를 나타낸다.

C 언어에서 이 문화적 차이를 대입해보면 목록은 배열(array) 같고 튜플은 구조체(struct)와 비슷할 것이다.

파이썬은 네임드튜플(namedtuple)을 제공하는데 이 네임드튜플을 사용하면 튜플에서 각 위치의 의미를 명시적으로 작성할 수 있다.

>>> from collections import namedtuple
>>> Station = namedtuple("Station", "id, city, state, lat, long")
>>> denver = Station(44, "Denver", "CO", 40, 105)
>>> denver
Station(id=44, city='Denver', state='CO', lat=40, long=105)
>>> denver.city
'Denver'
>>> denver[1]
'Denver'

튜플과 리스트의 문화적 차이를 영악하게 정리한다면 튜플은 네임드튜플에서 이름이 없는 것이라고 할 수 있다.

기술적 차이점과 문화적 차이점을 연계해서 생각하기란 쉽지 않은데 종종 이 차이점이 이상할 때가 있기 때문이다. 왜 단일 종류의 일련 데이터는 가변적이고 여러 종류의 일련 데이터는 불변이어야 하는 것일까? 예를 들면 앞에서 저장했던 기상관측소의 데이터는 수정할 수 없다. 네임드 튜플은 튜플이고 튜플은 불변이기 때문이다.

>>> denver.lat = 39.7392
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: can't set attribute

때때로 기술적인 고려가 문화적 고려를 덮어쓰는 경우가 있다. 리스트를 딕셔너리에서 키로 사용할 수 없다. 불변 값만 해시를 만들 수 있기 때문에 키에 불변 값만 사용 가능하다. 대신 리스트를 키로 사용하고 싶다면 다음 예처럼 리스트를 튜플로 변경했을 때 사용할 수 있다.

>>> d = {}
>>> nums = [1, 2, 3]
>>> d[nums] = "hello"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'
>>> d[tuple(nums)] = "hello"
>>> d
{(1, 2, 3): 'hello'}

기술과 문화가 충돌하는 또 다른 예가 있다. 파이썬에서도 리스트가 더 적합한 상황에서 튜플을 사용하는 경우가 있다. *args를 함수에서 정의했을 때, args로 전달되는 인자는 튜플을 사용한다. 함수를 호출할 때 사용한 인자의 순서가 크게 중요하지 않더라도 말이다. 튜플은 불변이고 전달된 값은 변경할 수 없기 때문에 이렇게 구현되었다고 말할 수 있겠지만 그건 문화적 차이보다 기술적 차이에 더 가치를 두고 설명하는 방식이라 볼 수 있다.

물론 *args에서 위치는 매우 큰 의미를 갖는다. 매개변수는 그 위치에 따라 의미가 크게 달라지기 때문이다. 하지만 함수는 *args를 전달 받고 다른 함수에 전달해준다고만 봤을 때 *args는 단순히 인자 목록이고 각 인자는 별 다른 의미적 차이가 없다고 할 수 있다. 그리고 각 함수에서 함수로 이동할 때마다 그 목록의 길이는 가변적인 것으로 볼 수 있다.

파이썬이 여기서 튜플을 사용하는 이유는 리스트에 비해서 조금 더 공간 효율적이기 때문이다. 리스트는 요소를 추가하는 동작을 빠르게 수행할 수 있도록 더 많은 공간을 저장해둔다. 이 특징은 파이썬의 실용주의적 측면을 나타낸다. 이런 상황처럼 *args를 두고 리스트인지 튜플인지 언급하기 어려운 애매할 때는 그냥 상황을 쉽게 설명할 수 있도록 자료 구조(data structure)라는 표현을 쓰면 될 것이다.

대부분의 경우에 리스트를 사용할지, 튜플을 사용할지는 문화적 차이에 기반해서 선택하게 될 것이다. 어떤 의미의 데이터인지 생각해보자. 만약 프로그램이 실제로 다루는 자료가 다른 길이의 데이터를 갖는다면 분명 리스트를 써야 할 것이다. 작성한 코드에서 세 번째 요소에 의미가 있는 경우라면 분명 튜플을 사용해야 할 상황이다.

반면 함수형 프로그래밍에서는 코드를 어렵게 만들 수 있는 부작용을 피하기 위해서 불변 데이터 구조를 사용하라고 강조한다. 만약 함수형 프로그래밍의 팬이라면 튜플이 제공하는 불변성 때문에라도 분명 튜플을 좋아하게 될 것이다.

자, 다시 질문해보자. 튜플을 써야 할까, 리스트를 사용해야 할까? 이 질문의 답변은 항상 간단하지 않다.