[Swift Language Guide (5.7)] Structures and Classes 구조체와 클래스

[Swift Language Guide (5.7)] Structures and Classes 구조체와 클래스

Structures and Classes - The Swift Programming Language (Swift 5.7)

구조체*와 *클래스 는 당신의 프로그램 코드의 구성 요소가 되는 다목적의 유연한 구조들입니다. 상수, 변수, 함수를 정의할 때와 같은 구문을 사용해 당신의 구조체와 클래스에 프로퍼티들과 메서드들을 더해 기능을 더할 수 있습니다.

다른 프로그래밍 언어들과 다르게, Swift는 사용자 정의 클래스나 구조체를 위한 별도의 인터페이스와 구현 파일을 생성하도록 요구하지 않습니다. Swift에서는, 하나의 파일에 구조체나 클래스를 선언하고, 그 구조체나 클래스에 대한 외부 인터페이스는 다른 코드에서 사용할 수 있도록 자동으로 만들어집니다.

주의
클래스의 인스턴스는 전통적으로 객체(object) 라고 알려져 있습니다. 하지만, Swift 구조체와 클래스들은 다른 언어들보다 기능적으로 굉장히 비슷합니다. 그리고 이 챕터의 대부분은 클래스와 구조체 타입의 인스턴스에 모두 적용 가능한 기능들에 설명하고 있습니다. 이 때문에, 더 일반적인 용어인 인스턴스(instance) 가 사용됩니다.

구조체와 클래스 비교

Swift의 구조체와 클래스는 많은 공통점을 가지고 있습니다. 둘 다 다음과 같은 것들을 할 수 있습니다:

• 값을 저장하는 프로퍼티 정의하기
• 기능을 제공하는 메서드 정의하기
• 서브스크립트 문법을 사용해 그 값에 접근하도록 하는 서브스크립트 정의하기
• 초기 상태를 설정하는 이니셜라이저(생성자) 정의하기
• 기본 구현 이상으로 기능을 확장하기 (extended)
• 특정 종류의 표준 기능을 제공하기 위한 프로토콜 준수하기

더 많은 정보를 위해서는, 프로퍼티, 메서드, 서브스크립트, 초기화, 익스텐션, 프로토콜 을 보십시오.

클래스는 구조체가 갖고있지 않은 추가적인 능력들을 갖습니다:

• 상속을 통해 하나의 클래스가 다른 클래스의 특징을 상속받을 수 있습니다.
• 타입 캐스팅을 통해 런타임에 클래스 인스턴스의 타입을 확인하고 해석할 수 있습니다.
• 디이니셜라이저를 통해 클래스의 인스턴스가 자신에게 할당된 어떤 리소스를 해제할 수 있습니다.
• 참조 카운팅은 클래스 인스턴스에 대해 하나 이상의 참조를 허용합니다.

더 많은 정보를 위해서는, 상속, 타입 캐스팅, 디이니셜라이제이션, 자동 참조 카운팅(ARC) 를 보십시오.

클래스가 제공하는 추가적인 기능들은 증가한 복잡도라는 대가를 갖습니다. 일반적인 가이드라인으로서, 더 추론하기 쉬운 구조체를 선호하고, 클래스가 더 적절하거나 필요할 때에만 클래스를 사용하십시오. 실제로, 이것은 당신이 정의하는 대부분의 커스텀 데이터 타입이 구조체와 열거형일 것임을 의미합니다. 더 자세한 비교를 위해서는, 구조체와 클래스 사이에서 선택하기 를 보십시오.

주의
클래스와 actors는 많은 같은 특징과 행동을 공유합니다. actor에 대한 더 많은 정보를 위해서는, 동시성 문서를 보십시오.

정의 구문

구조체와 클래스는 비슷한 정의 구문을 가지고 있습니다. 구조체는 struct 라는 키워드로, 클래스는 class 라는 키워드로 설명합니다. 둘 다 자신에 대한 모든 정의를 한 쌍의 괄호 안에 적습니다.

struct SomeStructure {
    // structure definition goes here
}

class SomeClass {
    // class definition goes here
}

주의
새로운 구조체나 클래스를 정의하는 것은 곧 새로운 Swift 타입을 정의하는 것과 같습니다. 표준 Swift 타입들과 같이(String, Int, Bool처럼), 당신이 만든 타입에도 UpperCamelCase 이름을 적용하십시오(위의 SomeStructure와 SomeClass처럼). 프로퍼티나 메서드에는 lowerCamelCase 이름(frameRate와 incrementCount같은)을 적용해 타입 이름과 구별되게 하십시오.

여기에 구조체 정의와 클래스 정의에 대한 예시가 있습니다:

struct Resolution {
    var width = 0
    var height = 0
}

class VideoMode {
    var resolution = Resolution()
    var interlaced = false
    var frameRate = 0.0
    var name: String?
}

위의 예시는 Resolution 이라는 새로운 구조체를 정의해 픽셀 기반의 화면 해상도를 나타냅니다. 이 구조체는 두 개의 저장 프로퍼티인 width 와 height 를 가집니다. 저장 프로퍼티는 구조체나 클래스의 일부로서 묶여서 저장된 상수나 변수를 말합니다. 이 두 프로퍼티들은 Int 타입을 나타내며 초기값은 0으로 설정되어 있습니다.

위의 예시는 또한 VideoMode 라는 새로운 클래스를 정의해 비디오 화면에 대한 특정 비디오 모드를 나타냅니다. 이 클래스는 네 개의 저장 프로퍼티 변수를 가집니다. 첫 번째인 resolution 은 새로운 Resolution 구조체 인스턴스로 초기화되어 있습니다. 이 프로퍼티 타입은 Resolution 으로 추론할 수 있습니다. 나머지 세 프로퍼티들에 대해서는, interlaced 설정값은 false로(”비인터레이스드 비디오”를 의미), frameRate 는 0.0으로, 그리고 옵셔널 String값인 name을 가지고 새 VideoMode 인스턴스가 초기화됩니다. name 프로퍼티는 옵셔널 타입이기 때문에, 자동으로 nil (또는 “name 값 없음”)이라는 기본값을 가집니다.

구조체와 클래스 인스턴스

Resolution 구조체 정의와 VideoMode 클래스 정의는 단지 두 객체가 어떻게 보일지만을 묘사합니다. 그 자체만으로는 특정 해상도나 비디오모드를 묘사하진 않습니다. 그러기 위해서는, 이 구조체 또는 클래스의 인스턴스를 만들 필요가 있습니다.

인스턴스를 생성하는 구문은 구조체와 클래스 모두 매우 비슷합니다:

let someResolution = Resolution()
let someVideoMode = VideoMode()

구조체와 클래스는 모두 새 인스턴스에 대한 초기화 구문을 사용합니다. 가장 간단한 형태의 초기화 구문은 Resolution() 또는 VideoMode() 와 같이 클래스 또는 구조체의 타임 이름을 적고 빈 소괄호를 적는 것입니다. 이것은 클래스 또는 구조체의 새 인스턴스를 프로퍼티 기본값으로 초기화합니다. 클래스와 구조체 초기화는 Initialization 에 자세히 설명되어 있습니다.

프로퍼티에 접근하기

인스턴스의 프로퍼티에 접근할 때는 점 구문(dot syntax) 을 사용합니다. 점 구문에서는, 인스턴스 이름 뒤에 프로퍼티 이름을 적고, 그 사이를 공백 없이 마침표(.)로 연결하면 됩니다:

print("The width of someResolution is \(someResolution.width)")
// Prints "The width of someResolution is 0"

이 예시에서, someResolution.width 는 someResolution 의 width 프로퍼티를 참조하며, 그것의 기본 초기값인 0 을 반환합니다.

같은 방식으로 하위 프로퍼티까지 접근할 수 있습니다. 예를 들어 VideoMode의 resolution 프로퍼티의 width 프로퍼티와 같이:

print("The width of someVideoMode is \(someVideoMode.resolution.width)")
// Prints "The width of someVideoMode is 0"

또한 프로퍼티 변수에 대해 새로운 값을 할당할 때도 점 구문을 사용할 수 있습니다:

someVideoMode.resolution.width = 1280
print("The width of someVideoMode is now \(someVideoMode.resolution.width)")
// Prints "The width of someVideoMode is now 1280"

구조체 타입을 위한 멤버와이즈 이니셜라이저(Memberwise Initializers)

모든 구조체들은 자동으로 생성되는 멤버와이즈 이니셜라이저를 갖습니다. 이것은 새 구조체 인스턴스의 멤버 프로퍼티들을 초기화하기 위해 사용할 수 있습니다. 새 인스턴스의 프로퍼티에 대한 초기값은 멤버와이즈 이니셜라이저에 이름을 통해 전달될 수 있습니다:

let vga = Resolution(width: 640, height: 480)

구조체와 달리, 클래스 인스턴스는 기본 멤버와이즈 이니셜라이저를 갖지 않습니다. 이니셜라이저에 대한 더 자세한 정보는 Initialization 에 있습니다.

구조체와 열거형은 값 타입

값 타입 은 그것이 상수나 변수에 할당되거나, 함수에 전달될 때에 그 값이 복사되는 타입입니다.

당신은 사실 지난 챕터들 내내 값 타입을 확장적으로 사용해 왔습니다. 사실, Swift의 모든 기본 타입들 - 정수형, 부동소수점 숫자, 불리언, 문자열, 배열과 딕셔너리 - 들은 값 타입이며, 화면 뒤에서 구조체로 구현되어 있습니다.

Swift에서 모든 구조체와 열거형은 값 타입입니다. 이것은 당신이 만드는 어떤 구조체와 열거형의 인스턴스든 - 그리고 그것들이 프로퍼티로서 갖는 어떤 값 타입이든 - 당신의 코드에서 전달될 때 항상 복사된다는 것을 의미합니다.

주의
배열, 딕셔너리, 문자열과 같이 표준 라이브러리에 의해 정의된 컬렉션들은 복사의 성능 비용을 줄이기 위한 최적화 기법을 사용합니다. 이러한 컬렉션들은 복사본을 즉시 만드는 대신, 원래 인스턴스와 모든 복사본들 간에 요소가 저장된 메모리를 공유합니다. 만약 복사본들 중 하나가 수정된다면, 수정되기 직전에 요소들이 복사됩니다. 당신의 코드에서는 마치 복사가 즉시 이루어지는 것처럼 보입니다.

이전 예시의 Resolution 구조체를 사용하는 아래 예제를 봅니다:

let hd = Resolution(width: 1920, height: 1080)
var cinema = hd

이 예시는 hd 라는 상수를 선언하고 그 값을 full HD 비디오의 너비와 높이로 초기화한 Resolution 인스턴스로 설정하고 있습니다. (1920픽셀의 너비와 1080픽셀의 높이를 갖는)

그 다음 cinema라는 변수를 선언해 현재 hd 의 값으로 초기화하고 있습니다. Resolution 이 구조체이기 때문에, 존재하는 인스턴스의 복사본 이 만들어지며, 그 새로운 복사본이 cinema에 할당됩니다. hd 와 cinema 가 같은 너비와 높이를 가지고 있더라도, 사실 그 둘은 완전히 다른 인스턴스입니다.

다음으로, cinema 의 width 프로퍼티가 디지털 영화관 프로젝션에 사용되는 2K 표준으로 너비가 살짝 넓게 수정됩니다 (2048픽셀의 너비와 1080픽셀의 높이를 갖는):

cinema.width = 2048

cinema 의 width 프로퍼티를 확인하면 즉시 2048로 변한 것을 확인할 수 있습니다:

print("cinema is now \(cinema.width) pixels wide")
// Prints "cinema is now 2048 pixels wide"

하지만, 원래의 hd 인스턴스의 width 프로퍼티는 여전히 예전 값인 1920을 갖습니다:

print("hd is still \(hd.width) pixels wide")
// Prints "hd is still 1920 pixels wide"

cinema 에 hd의 현재 값이 주어질 때, hd에 저장된 값들은 새로운 cinema 인스턴스로 복사되어 저장됩니다. 그 결과 같은 숫자 값을 가진 전혀 다른 분리된 인스턴스가 만들어집니다. 하지만, 이들이 분리된 인스턴스들이기 때문에, cinema 의 너비를 2048로 수정하는 것은 hd의 너비에 영향을 주지 않습니다. 즉 아래 그림과 같습니다:

같은 동작이 열거형에 대해서도 적용됩니다:

enum CompassPoint {
    case north, south, east, west
    mutating func turnNorth() {
        self = .north
    }
}
var currentDirection = CompassPoint.west
let rememberedDirection = currentDirection
currentDirection.turnNorth()

print("The current direction is \(currentDirection)")
print("The remembered direction is \(rememberedDirection)")
// Prints "The current direction is north"
// Prints "The remembered direction is west"

rememberedDirection이 currentDirection 의 값을 할당받을 때, 그것은 사실 그 값의 복사본으로 설정됩니다. currentDirection 의 값을 바꾸는 것은 그 이후 rememberedDirection에 저장된 원래 값의 복사본에 아무런 영향을 미치지 않습니다.

클래스는 참조 타입

값 타입과 다르게, 참조 타입 은 그것이 변수나 상수에 할당되거나 함수에 전달될 때 복사되지 않습니다. 복사되는 대신, 같은 존재하는 인스턴스에 대한 참조가 사용됩니다.

여기에 위에서 정의한 VideoMode 클래스를 사용한 예시가 있습니다:

let tenEighty = VideoMode()
tenEighty.resolution = hd
tenEighty.interlaced = true
tenEighty.name = "1080i"
tenEighty.frameRate = 25.0

이 예시는 tenEighty라는 새 상수를 정의하고 그 값을 VideoMode 클래스의 새 인스턴스를 참조하도록 설정합니다. 비디오 모드의 해상도는 1920 * 1080 이라는 이전에 설정한 HD 해상도의 복사본이 할당됩니다. interlaced값은 true, name은 “1080i”, frameRate는 초당 25.0으로 설정됩니다.

그 다음, tenEighty 는 새로운 상수인 alsoTenEighty 에 할당됩니다. 그리고 alsoTenEighty의 frameRate 가 변경됩니다:

let alsoTenEighty = tenEighty
alsoTenEighty.frameRate = 30.0

클래스는 참조 타입이기 때문에, tenEighty 와 alsoTenEighty 는 사실 같은 VideoMode 인스턴스를 참조하고 있습니다. 실질적으로, 그것들은 그저 하나의 같은 인스턴스에 대한 서로 다른 두 이름들일 뿐입니다. 아래 그림에서 보여주는 것과 같습니다:

tenEighty의 frameRate 프로퍼티를 확인하여 원래의 VideoMode 인스턴스로부터 새로운 frameRate 인 30.0을 반환하는 것을 볼 수 있습니다:

print("The frameRate property of tenEighty is now \(tenEighty.frameRate)")
// Prints "The frameRate property of tenEighty is now 30.0"

이 예시는 또한 참조 타입이 추론하기 어려움을 보여줍니다. 만약 tenEighty 와 alsoTenEighty가 당신의 프로그램의 코드에서 멀리 떨어져 있으면, VideoMode가 변하는 것을 모두 파악하기는 어려울 것입니다. 당신이 tenEighty를 사용할 때 마다, alsoTenEighty 를 사용하는 코드에 대해서도 생각해야 하며, 그 반대도 마찬가지입니다. 대조적으로, 값 타입들은 추론하기 더 쉬우며, 이는 소스코드 상에서 같은 값에 대해 상호작용하는 코드들이 모두 가까이 있기 때문입니다.

tenEighty와 alsoTenEighty 가 모두 변수가 아닌 상수 로 선언되었음에 주의하십시오, 하지만 당신은 여전히 tenEighty.frameRate 와 alsoTenEighty.frameRate 를 변경할 수 있으며 그 이유는 tenEighty와 alsoTenEighty 상수 자신은 사실 변하지 않기 때문입니다. tenEighty 와 alsoTenEighty 는 스스로 VideoMode 인스턴스를 “저장”하지 않습니다 - 대신, 그 둘은 모두 기저의 VideoMode 인스턴스를 참조 합니다. 변하는 것은 VideoMode의 상수에 대한 참조값이 아닌, VideoMode의 frameRate 프로퍼티입니다.

동일성 연산자 (Identity Operators)

클래스는 참조 타입이기 때문에, 여러 상수나 변수가 하나의 같은 클래스의 인스턴스를 참조하도록 할 수 있습니다. (구조체와 열거형에 대해서는 이것이 사실이 아닙니다. 왜냐하면 그것들은 언제나 상수나 변수에 할당되거나 함수로 전달될 때에 값이 복사되기 때문입니다)

때때로 두 상수나 변수가 정확히 같은 클래스의 인스턴스를 참조하는지 알아내는 것이 유용할 수 있습니다. 이를 위해 Swift는 두 가지 동일성 연산자를 제공합니다:

• …와 동일하다 (===)
• …와 동일하지 않다 (!==)

이 연산자들은 두 상수나 변수가 하나의 같은 인스턴스를 참조하고 있는지 확인하기 위해 사용합니다:

if tenEighty === alsoTenEighty {
    print("tenEighty and alsoTenEighty refer to the same VideoMode instance.")
}
// Prints "tenEighty and alsoTenEighty refer to the same VideoMode instance."

동일하다 (세 개의 등호 표시, === 로 나타냄) 가 동등하다 (두 개의 등호 표시, == 로 나타냄) 와 같은 것을 의미하는 것이 아니라는 것에 주의하십시오. 동일하다 는 것은 클래스 타입의 두 상수나 변수가 정확히 같은 클래스 인스턴스를 참조하고 있음을 의미합니다. 동등하다 는 것은 두 인스턴스가 값이 같거나, 타입을 만든 사람이 정의한 바에 의해 값이 동등하다고 간주됨을 의미합니다.

당신만의 구조체와 클래스를 정의했을 때, 무엇이 두 인스턴스의 같음을 결정하는지 정하는 것은 당신의 책임입니다. == 와 != 연산자의 구현을 사용자 정의하는 과정은 Equivalence Operators 에 설명되어 있습니다.

포인터

당신이 C, C++, 또는 Objective-C를 경험한 적이 있다면, 이 언어들이 메모리의 주소를 참조하기 위해 포인터 를 사용한다는 것을 알고 있을 것입니다. 몇몇 참조 타입의 인스턴스를 참조하는 Swift의 상수나 변수는 C의 포인터와 비슷하지만, 그것은 메모리의 주소에 대한 직접적인 포인터가 아니며, 참조를 만드는 것을 나타내기 위해 아스테리스크(별표, *)를 붙일 필요도 없습니다. 대신, Swift에서 이러한 참조들은 다른 상수나 변수와 똑같이 정의됩니다. 당신이 포인터를 통해 직접 상호작용해야 한다면, 그럴 때 사용할 수 있는 포인터와 버퍼 타입들을 표준 라이브러리에서 제공합니다 - Manual Memory Management 를 참고하십시오.