Varieties of Types

Swift언어에서 제공되는 다양한 타입에 대해서 알아보자 2021년도 스탠포드 CS

Table of Contents

• struct and class
• generics
• functions

struct & class

Swift 언어에서는 struct 와 class 를 둘 다 지원한다.

유사한 점

우선 Struct 와 Class 는 매우 비슷한 문법 구조를 갖는다.

둘 다

• 저장된 vars
• 계산된 vars
• 상수인 lets
• functions
  • 내부 method 및 함수를 정의할 수 있다.

     func multiply(_ operand: Int, by otherOperand: Int) -> {
      return operand * otherOperand
     } 
    

• initializers
  • 초기 생성자를 정의할 수 있다. 즉, 다형성을 지원한다.

     struct AutoMobile {
      init(vehicleName: String) {
          // 차량의 이름을 initialize
      }
      init(numberOfWheels: Int) {
          // 차량의 바퀴 수를 initialize
      }
     }
    

를 포함하고 있다.

다른 점

둘 다 매우 유사한 구조를 띄고 있지만 결국 다른 상황에서 사용되기 때문에 각각 언어에서 사용될 것이다. struct 와 class 를 비교해보자

위 내용 중 상세 설명이 필요한 부분을 알아보도록 하자

호출 방식 및 동작

struct 는 Value 타입이다. 즉, 전달이 되거나 변수에 지정되었을 때 같은 복사본이 생겨나게 된다. 여기서 참고 해야 될 것은 복사본이 호출이 되었다고 무지성으로 생겨나는 것이 아니라 Swift 에서는 해당 struct 가 다른 내용이 추가되어 쓰여지게 되면 그때 새로운 복사본을 정의하게 된다. 이것을 강의에서는 Copy on Write 이라고 불렀다.

class 는 Reference 타입으로 호출이 될 때 자동적으로 힙에 해당 객체를 지정하는 포인터를 생성하여 저장한다. 특이한 점은 Swift 에서는 이러한 포인터들이 생성이 될 때마다, 그 갯수를 트래킹 하는데, 포인터의 갯수가 0이 될 때 해당 class 에 할당된 메모리를 free 한다. 이것을 강의에서는 Automatic Reference Counting 이라고 불렀다.

프로그래밍 패러다임 및 상속 여부

struct 는 함수형 프로그래밍을 기반으로 한다. 결국 이 의미는 Swift 프로그램에서 불안정함을 제거해야하는 컴포넌트에 적용할 때 사용된다는 의미이다. 그래서 SwiftUI 에서도 불변성을 보장해야되는 부분에서 struct 를 사용한다. 상속 또한 그렇기 때문에 존재하지 않는다.

class 는 객체지향 프로그래밍 인데, 공유되는 자원(함수)에 대해 정의 할 때 사용하면 좋다. 포인터로 자원이 공유되기 때문에 SwiftUI 에서는 ViewModel 부분을 class 로 짜야하는 이유도 그것이다. 객체지향에 상속은 빠질 수 없으니 지원된다.

Generics

Swift 는 generic 을 지원한다. Generic 에 대해서 강의에서는 “don’t care” 타입이라고 설명한다. Swift 는 strongly-typed 언어이기 때문에 타입이 지정되지 않은 변수를 사용할 수 없다. 따라서 generic을 사용해 자료 구조 안에 어떠한 타입이 들어갈지 무관함을 보여주고 호출할 때 넣을 타입을 정해준다.

대표적인 generic 타입의 예시로 Array 가 있다. Array 는 아무런 타입이 내부 변수로 들어가 저장될 수 있기 때문에 generic 으로 정의해 준 후 호출할 때 들어갈 타입을 명시해주는 형식으로 정의된다.

struct Array<Element> {
    ...
    func append(_ element: Element) { ... }
}

위 처럼 append 에 argument 로 들어가는 값의 타입은 generic 타입인 Element 이다.

var a = Array<Int>()
a.append(52)
a.append("Hello") // 오류!

이렇게 Array 가 호출이 될 때 들어갈 타입을 명시해 준다. 또한 다수의 generic 을 지정해 줄 수 있다.

struct Array<Element, Foo, Bar> { ... } 

Generic 은 Type Parameter 라고도 불리는데, Swift 에서는 generic 을 protocol 과 묶어 사용할 수도 있다. 자세한 것은 다음 글에…

Functions

Functions as Types

함수형 프로그래밍의 일환?으로 함수들도 타입으로 정의 될 수 있다. 따라서 변수, 매개변수, 함수를 정의할 때 function 으로 타입을 설정할 수 있다. Swift 의 특징이라고 말씀하시는데 처음 듣고 으잉? 싶었다.

예를 들어…

(Int, Int) -> Bool  // 두 Int 를 매개변수로 갖고 Bool 을 반환하는 함수 타입
() -> Array<String> // 아무런 인자를 갖지 않고 Array<String> 을 반환하는 함수 타입
() -> Void          // 아무런 인자를 갖지 않고 void 를 반환하는 함수 타입

는 모두 타입으로 정의된다!

그래서

var operation: (Double) -> Double // Double 인자에 Double 반환 함수.
func square(operand: Double) -> {
    return operand * operand
}

operation = square
let result = operation(4)       // 인자 label을 명시하지 않는다. 값 16
operation = sqrt
let result2 = operation(4)      // 값 2

처럼 정의하여 사용할 수 있다.

Closures

"Inline" function 으로 함수들을 전달하는 방식이 있는데, 이를 closure 라고 부른다. 즉, 함수명 없이 함수를 정의해주는 경우를 말한다. Python 의 lambda 와 비슷한 것 같아서 차이점을 잠깐 알아보고 넘어갈텐데, 스택 오버플로에 좋은 답글이 있어서 참고하면 좋을 것 같다.

두 개념 모두 Lambda Calculus(람다 대수학) 이라는 수학적 개념에서 부터 시작 되었다. Lambda 는 그저 익명의 함수(이름이 없는 함수) 를 말한다. 익명이기 때문에 선언 이후에 호출이 되는 것은 불가능하다(다른 변수명으로 정의되지 않는 이상). 하지만 선언 후 바로 호출이 되기 때문에 많은 프로그래밍 언어에서 활용이 되고 있다.

Closure 에 대한 설명을 나아가기 전에 람다 연산에서 두가지 상태를 우선적으로 알아볼 필요가 있다. 람다식은

• Closed 된 식 : 람다식 안에 모든 값(-,+ 같은 symbol 포함)들의 정의가 식 내부에서 해결된다.
• Open 된 식 : 람다식 안에 있는 값들 중 정의가 되지 않은 값이 포함되어 있어서 외부에서 공급되는 값의 정의를 불러와야 한다.

Closure 은 여기서 한층 더 나가는 부분이 있다. 익명의 함수 내 연산에 필요한 모든 값들이 정의가 되어 있지 않는다면, 해당 값들을 익명 함수에 공급해야 해당 함수가 풀어지게 된다. 이렇게 값이 정의되어 있지 않는 값들을 “자유”인 상태라고 본다. 여기서 공급 되는 “환경(environment)” 은 이러한 자유로운 값들에 대해 정의를 공급한다.

다시 말해 closure 은 기존에 Open 되어 있던 람다식일 수 있던 것을 외부에서 “자유”인 상태의 값의 정의가 공급하면서 Closed 상태가 된 람다식을 말한다.

// 람다 형식의 클로저
{ 
    print("Hello, World!")
}

// 클로저 정의 후 변수 지정
var findSquare = { (num: Int) -> (Int) in // 외부환경에서 공급되는 값 정의
    return num * num
}

// 클로저(함수) 호출
print(findSquare(5)) // 25

Reference

Stanford CS193P What is the difference between a ‘closure’ and a ‘lambda’? Closure Examples