xho95 (소중한꿈)'s Swift Life

Apple 에서 공개한 The Swift Programming Language (Swift 5.7) 책의 Enumerations 부분1을 번역하고, 설명이 필요한 부분은 주석을 달아서 정리한 글입니다. 전체 번역은 Swift 5.7: Swift Programming Language (스위프트 프로그래밍 언어) 에서 확인할 수 있습니다.

Enumerations (열거체)

열거체 (enumerations) 는 관련된 값의 그룹에 공통 타입을 정의하여 그 값을 코드 안에서 타입-안전하게2 작업할 수 있게 합니다.

C 에 익숙하다면, C 열거체는 관련된 이름에 정수 값 집합을 할당하는 걸 알 겁니다. 스위프트 열거체는 훨씬 더 유연해서, 각각의 열거체 case 마다 값을 제공하지 않아도 됩니다. 각 열거체 case 마다 (원시 (raw) 값이라는) 값을 제공할 경우, 값은 문자열이나, 문자, 또는 어떤 정수나 부동-소수점 타입이든 다 됩니다.

대안으로, 열거체 case 에 어떤 (any) 타입의 결합 값을 지정하여 서로 다른 각각의 case 값과 나란히 저장할 수 있는데, 다른 언어에선 대부분 공용체나 가변체로 이렇게 합니다.3 한 열거체 안에서 관련된 case 들의 공통 집합을 정의할 수 있는데, 제각각은 자신과 결합된 서로 다른 적절한 타입의 값 집합을 가집니다.

스위프트 열거체는 그 자체로 일급 타입입니다.4 전통적으로 클래스에서만 지원하던 수많은 특징을 채택하는데, 계산 속성으로 현재 열거체 값에 추가 정보 제공하기, 인스턴스 메소드로 열거체가 나타내는 값과 관련된 기능 제공하기 같은 겁니다. 열거체는 초기자[^initializers] 를 정의하여 초기 case 값도 제공할 수 있으며; 확장[^extend] 하여 자신의 원본 구현 너머로 기능을 늘릴 수도 있고; 프로토콜을 준수하여 표준 기능을 제공할 수도 있습니다.

이런 더 많은 보유 능력에 대한 건, Properties (속성) 과, Methods (메소드), Initialization (초기화), Extensions (익스텐션; 확장), 및 Protocols (프로토콜; 규약) 장을 보기 바랍니다.

Enumeration Syntax (열거체 구문)

열거체는 enum 키워드로 도입하며 자신의 전체 정의를 한 쌍의 중괄호 안에 둡니다:

enum SomeEnumeration {
  // 열거체 정의는 여기에 둠
}

나침반의 네 주요 방위에 대한 예제는 이렇습니다:

enum CompassPoint {
  case north
  case south
  case east
  case west
}

열거체 안에 정의한 (north 와, south, east, 및 west 같은) 값이 열거체 case (enumeration cases) 입니다. case 키워드로 새로운 열거체 case 를 도입합니다.

C 와 오브젝티브-C 같은 언어와 달리, 스위프트 열거체 case 는 기본적으로 정수 값을 설정하지 않습니다. 위의 CompassPoint 예제에서, north 와, south, east, 및 west 는 0 과, 1, 2, 및 3 과 같지 않습니다. 그 대신, 각각의 열거체 case 는 그 자체로 값이며, CompassPoint 라는 명시적으로 정의한 타입을 가집니다.

여러 case 를 한 줄로 나타내려면, 쉼표로 구분하면 됩니다:

enum Planet {
  case mercury, venus, earth, mars, jupiter, saturn uranus, neptune
}

각각의 열거체 정의는 새로운 타입을 정의합니다. 스위프트의 다른 타입 같이, 이들의 이름은 (CompassPoint 와 Planet 같이) 대문자로 시작합니다. 열거체 타입은 복수형 보단 단수형 이름이어야, 그 자체로-분명하게 읽힙니다5:

var directionToHead = CompassPoint.west

directionToHead 의 타입은 가능한 CompassPoint 값 하나로 초기화할 때 추론합니다. 일단 한 번 directionToHead 를 CompassPoint 로 선언하면, 다른 CompassPoint 값은 더 짧은 점 구문으로 설정할 수 있습니다:

directionToHead = .east

directionToHead 의 타입을 이미 알고 있어서, 값을 설정할 때 타입을 뺄 수 있습니다. 이는 타입을 명시한 열거체 값과 작업할 때 코드를 아주 읽기 쉽게 합니다.

Matching Enumeration Values with a Switch Statement (switch 문으로 열거체 값 맞춰보기)

개별 열거체 값은 switch 문으로 맞춰볼 수 있습니다:

directionToHead = .south
switch directionToHead {
case .north:
  print("Lots of planets have a north")
case .south:
  print("Watch out for penguins")
case .east:
  print("Where the sun rises")
case .west:
  print("Where the skies are blue")
}
// "Watch out for penguins" 를 인쇄함

이 코드는 다음 처럼 읽을 수 있습니다:

“directionToHead 값을 고려합니다. 이게 .north 와 같은 경우면, "Lots of planets have a north" 를 인쇄합니다. .south 와 같은 경우면, "Watch out for penguins" 을 인쇄합니다.”

…등으로 계속됩니다.

Control Flow (제어 흐름) 에서 설명하듯, 열거체 case 를 고려할 땐 반드시 switch 문을 다 써버려야 합니다. .west 라는 case 를 생략하면, 이 코드의 컴파일이 안되는데, 이는 완성된 CompassPoint case 목록을 검토하지 않기 때문입니다. 다 써버리길 요구하는 건 열거체 case 를 생략하는 사고가 없도록 보장합니다.

모든 열거채 case 마다 case 를 제공하는 게 적절하지 않을 땐, default case 를 제공하면 명시하지 않은 어떤 case 도 다룰 수 있습니다:

let somePlanet = Planet.earth
switch somePlanet {
case .earth:
  print("Mostly harmless")
default:
  print("Not a safe place for humans")
}
// "Mostly harmless" 를 인쇄함

Iterating over Enumeration Cases (열거체 case 들 반복하기)

일부 열거체에선, 그 열거체의 모든 case 들을 집합체[^collection] 로 가지는 게 유용합니다. 열거체 이름 뒤에 : CaseIterable 을 쓰면 이렇게 할 수 있습니다. 스위프트는 모든 case 들의 집합체를 열거체 타입의 allCases 속성으로 드러냅니다. 예는 이렇습니다:

enum Beverage: CaseIterable {
  case coffee, tea, juice
}
let numberOfChoices = Beverage.allCases.count
print("\(numberOfChoices) beverages available")
// "3 beverages available" 를 인쇄함

위 예제에선, Beverage.allCases 라고 써서 Beverage 열거체의 모든 case 를 담은 집합체에 접근합니다. 다른 어떤 집합체인 것 같이 allCases 를 쓸 수 있습니다-집합체의 원소는 열거체 타입의 인스턴스라서, 이 경우는 Beverage 값입니다. 위 예제는 얼마나 많은 case 가 있는지 세며, 아래 예제는 for-in 반복문으로 모든 case 를 한 번씩 반복합니다.

for beverage in Beverage.allCases {
  print(beverage)
}
// coffee
// tea
// juice

위 예제에서 쓴 구문은 열거체가 CaseIterable 프로토콜을 준수한다고 표시합니다. 프로토콜에 대한 정보는, Protocols (프로토콜; 규약) 장을 보기 바랍니다.

Associated Values (결합 값)

이전 절의 예제는 어떻게 열거체 case 가 그 자체로 정의된 (타입 있는) 값인지를 보여줍니다. 상수나 변수를 Planet.earth 로 설정하고, 나중에 이 값을 검사할 수 있습니다. 하지만, 이러한 case 값과 나란히 다른 타입의 값을 저장하는게 유용할 때가 있습니다. 이 추가 정보는 결합 값 (associated value) 이라고 하며, 매 번 그 case 를 코드에서 사용할 때마다 변합니다.

스위프트 열거체를 정의하면서 주어진 어떤 타입의 결합 값도 저장할 수 있으며, 필요하다면 각각의 열거체 case 마다 값의 타입이 다를 수도 있습니다. 이와 비슷한 열거체를 다른 프로그래밍 언어에선 차별화된 공용체 (discriminated unions) 나, 꼬리표 단 공용체 (tagged unions), 또는 가변체 (variants) 라고 합니다.6

예를 들어, 재고 추적 시스템이 제품 추적을 하는데 서로 다른 두 가지 타입의 바코드가 필요하다고 가정해 봅시다. 일부 제품의 이름표는 UPC 양식의 1차원 바코드이며, 0 부터 9 까지의 수를 사용합니다. 각각의 바코드엔 시스템 숫자, 뒤에 제조사 코드 숫자 다섯 개와 제품 코드 숫자 다섯 개가 있습니다. 그 뒤엔 검사 숫자가 있어서 코드 스캔이 올바로 됐는지 밝혀냅니다:

1-d barcode

다른 제품의 이름표는 QR 코드 양식의 2차원 바코드로, 이는 어떤 ISO 8859-1 문자든 쓸 수 있으며 2,953개 문자 길이만큼의 문자열을 인코딩할 수 있습니다:

2-d barcode

재고 추적 시스템이 UPC 바코드면 네 정수의 튜플로 저장하고, QR 코드 바코드면 임의 길이의 문자열로 저장하는게 편리합니다.

스위프트에서, 어느 쪽 타입의 제품 바코드든 정의하는 열거체는 이렇게 보일지 모릅니다:

enum Barcode {
  case upc(Int, Int, Int, Int)
  case qrCode(String)
}

이는 다음 처럼 읽을 수 있습니다:

“Barcode 라는 열거체 타입을 정의하는데, 이는 결합 값 타입이 (Int, Int, Int, Int) 인 upc 값, 또는 결합 값 타입이 String 인 qrCode 값 중 어느 쪽 하나를 가질 수 있습니다.”

이 정의는 실제로 어떤 Int 나 String 값도 제공하지 않습니다-Barcode 상수와 변수가 Barcode.upc 나 Barcode.qrCode 일 때 저장할 수 있는 결합 값 타입 (type) 을 그냥 정의만 합니다.

그러면 어느 쪽 타입으로든 새 바코드를 생성할 수 있습니다:

var productBarcode = Barcode.upc(8, 85909, 51226, 3)

이 예제는 productBarcode 라는 새로운 변수를 생성해서 여기에 Barcode.upc 를 할당하는데 결합된 튜플 값은 (8, 85909, 51226, 3) 입니다.

똑같은 제품에 또 다른 타입의 바코드를 할당할 수도 있습니다:

productBarcode = .qrCode( "ABCDEFGHIJKLMNOP")

이 순간, 원본 Barcode.upc 와 정수 값이 새로운 Barcode.qrCode 와 문자열 값으로 교체됩니다. Barcode 타입의 상수와 변수는 .upc 나 .qrCode 중 어느 것이든 (결합 값과 함께) 저장할 수 있지만, 주어진 시간에 단 하나만 저장할 수 있습니다.

서로 다른 바코드 타입은 switch 문으로 검사할 수 있으며, 이는 Matching Enumeration Values with a Switch Statement (switch 문으로 열거체 값 맞춰보기) 에 있는 예제와 비슷합니다. 하지만, 이번에는 switch 문에서 결합 값을 뽑아냅니다. 각각의 결합 값을 (let 접두사인) 상수나 (var 접두사인) 변수로 뽑아서 switch case 본문에서 사용합니다:

switch productBarcode {
case .upc(let numberSystem, let manufacturer, let product, let check):
  print("UPC: \(numberSystem), \(manufacturer), \(product), \(check).")
case .qrCode(let productCode):
  print("QR code: \(productCode).")
}
// "QR code: ABCDEFGHIJKLMNOP." 를 인쇄함

열거체 case 의 모든 결합 값을 상수나, 변수로 뽑아낸다면, case 이름 앞에 단 하나의 var 나 let 보조 설명7 만 둬서, 간결하게 할 수 있습니다:

switch productBarcode {
case let .upc(numberSystem, manufacturer, product, check):
  print("UPC : \(numberSystem), \(manufacturer), \(product), \(check).")
case let .qrCode(productCode):
  print("QR code: \(productCode).")
}
// "QR code: ABCDEFGHIJKLMNOP." 를 인쇄함

Raw Values (원시 값)

Associated Values (결합 값) 에 있는 바코드 예제는 열거체 case 를 어떻게 선언하면 서로 다른 타입의 결합 값을 저장할 수 있는지 보여줍니다. 결합 값의 대안으로, (원시 값 (raw values) 이라는) 기본 값으로 열거체 case 를 미리 채울 수도 있는데, 이들은 모두 똑같은 타입입니다.

원시 ASCII 값과 이름 있는 열거체 case 를 나란히 저장하는 예제는 이렇습니다:

enum ASCIIControlCharacter: Character {
  case tab = "\t"
  case lineFeed = "\n"
  case carriageReturn = "\r"
}

여기서, ASCIIControlCharacter 라는 열거체의 원시 값은 Character 타입이라고 정의하며, 좀 더 흔한 일부 ASCII 제어 문자들로 설정합니다. Character 값은 Strings and Characters (문자열과 문자) 에서 설명합니다.

원시 값은 문자열이나, 문자, 또는 어떠한 정수나 부동-소수점 수 타입일 수 있습니다. 각각의 원시 값은 반드시 자신의 열거체 선언 안에서 유일해야 합니다.

원시 값은 결합 값과 똑같지 않습니다 (not). 원시 값은 코드에서 열거체를 최초로 선언할 때 설정하는 미리 채울 값으로, 위에 있는 세 ASCII 코드 같은 겁니다. 특별한 한 열거체 case 의 원시 값은 항상 똑같습니다. 결합 값은 한 열거체 case 를 기반으로 새로운 상수나 변수를 생성할 때 설정하는 것으로, 그럴 때마다 서로 다를 수 있습니다.

Implicitly Assigned Raw Values (암시적으로 할당되는 원시 값)

열거체가 정수 또는 문자열 원시 값을 저장할 때는, 각 case 의 원시 값 할당을 명시하지 않아도 됩니다. 그럴 땐, 스위프트가 값을 자동으로 할당합니다.

예를 들어, 원시 값이 정수일 땐, 각 case 의 암시적 값은 이전 case 보다 하나 큽니다. 첫 번째 case 에 설정 값이 없으면, 그 값은 0 입니다.

아래 열거체는 앞에 있던 Planet 열거체를 다듬어서, 태양으로부터 각 행성의 순서를 정수 원시 값으로 나타내도록 한 겁니다:

enum Planet: Int {
  case mercury = 1, venus, earth, mars, jupiter, saturn, uranus, neptune
}

위 예제에서, Planet.mercury 에는 명시적 원시 값인 1 이 있고, Planet.venus 에는 암시적 원시 값인 2 가 있으며, 기타 등등 그렇게 계속됩니다.

문자열을 원시 값으로 쓸 땐, 각 case 의 암시적 값은 그 case 이름에 있는 글입니다.

아래 열거체는 앞에 있던 CompassPoint 열거체를 다듬어서, 문자열 원시 값으로 각 방향의 이름을 나타내도록 한 겁니다:

enum CompassPoint: String {
  case north, south, east, west
}

위 예제에서, CompassPoint.south 에는 암시적 원시 값인 "south" 가 있으며, 기타 등등 그렇게 계속됩니다.

열거체 case 의 원시 값은 rawValue 속성으로 접근합니다:

let earthsOrder = Planet.earth.rawValue
// earthsOrder (지구 순서) 는 3 임

let sunsetDirection = CompassPoint.west.rawValue
// sunsetDirection (해지는 방향) 은 "west (서쪽)" 임

Initializing from a Raw Value (원시 값으로 초기화하기)

열거체 정의에 원시-값 타입이 있으면, 열거체가 자동으로 초기자를 받게 되는데 이는 원시 값 타입의 값을 (rawValue 라는 매개 변수로) 입력 받고 열거체 case 나 nil 증 어느 하나를 반환합니다. 이 초기자로 열거체의 새로운 인스턴스를 생성하려고 할 수 있습니다.

다음 예제는 원시 값 7 로부터 천왕성 (Uranus) 의 정체를 파악합니다:

let possiblePlanet = Planet(rawValue: 7)
// possiblePlanet 의 타입은 Planet? 이고 Planet.uranus 와 같음

하지만, 모든 Int 값들로 맞는 행성을 찾을 순 없습니다. 이 때문에, 원시 값 초기자는 항상 옵셔널 (optional) 열거체 case 를 반환합니다. 위 예제에서, possiblePlanet 의 타입은 Planet?, 또는 “옵셔널 Planet” 입니다.

원시 값 초기자는 실패 가능 초기자인데, 모든 원시 값이 열거체 case 를 반환할 건 아니기 때문입니다. 더 많은 정보는, Failable Initializers (실패 가능 초기자)8 를 보기 바랍니다.

위치가 11 인 행성을 찾으려 하면, 원시 값 초기자가 반환한 옵셔널 Planet 값은 nil 일 겁니다:

let positionToFind = 11
if let somePlanet = Planet(rawValue: positionToFind) {
  switch somePlanet {
  case .earth:
    print("Mostly harmless")
  default:
    print("Not a safe place for humans")
  }
} else {
  print("There isn't a planet at position \(positionToFind)")
}
// "There isn't a planet at position 11" 를 인쇄함

이 예제는 옵셔널 연결[^optional-binding] 을 써서 원시 값이 11 인 행성에 접근하려고 합니다. 구문 if let somePlanet = Planet(rawValue : 11) 은 옵셔널 Planet 을 생성한 다음, 그 값을 가져올 수 있다면 somePlanet 에 옵셔널 Planet 값을 설정합니다. 이 경우, 위치가 11 인 행성을 가져오는 건 불가능하므로, 대신 else 분기를 실행합니다.

Recursive Enumerations (재귀 열거체)

재귀 열거체 (recursive enumeration) 는 열거체 case 의 결합 값이 또 다른 열거체의 인스턴스인 열거체를 말합니다. 열거체 case 가 재귀한다고 지시하려면 그 앞에 indirect9 를 쓰면되는데, 이는 컴파일러에게 필요한 간접 계층 (layer of indirection) 을 집어 넣으라고 말하는 겁니다.

예를 들어, 단순 산술 표현식을 저장하는 열거체는 이렇습니다:

enum ArithmeticExpression {
  case number(Int)
  indirect case addition(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
  indirect case multiplication(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
}

indirect 를 열거체 맨 앞에 써서 결합 값이 있는 모든 열거체 case 가 간접 (indirection)10 이라고 할 수도 있습니다:

indirect enum ArithmeticExpression {
  case number(Int)
  case addition(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
  case multiplication(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
}

이 열거체는 세 종류의 산술 표현식을 저장할 수 있는데: 평범한 수와, 두 표현식의 덧셈, 및 두 표현식의 곱셈이 그것입니다. addition 과 multiplication case 엔 또 다시 산술 표현식인 결합 값이 있습니다-이 결합 값들은 표현식을 중첩 가능하게 만듭니다. 예를 들어, 표현식 (5 + 4) * 2 엔 곱셈 오른-쪽에 수가 있고 곱셈 왼-쪽엔 또 다른 표현식이 있습니다. 데이터가 중첩되기 때문에, 데이터 저장에 사용할 열거체도 중첩하는게 필요합니다-이는 열거체가 재귀 (recursive) 인게 필요하다는 의미입니다. 아래 코드는 (5 + 4) * 2 를 위해 생성하는 ArithmeticExpression 재귀 열거체를 보여줍니다:

let five = ArithmeticExpression.number(5)
let four = ArithmeticExpression.number(4)
let sum = ArithmeticExpression.addition(five, four)
let product = ArithmeticExpression.multiplication(sum, ArithmeticExpression.number(2))

재귀 함수는 재귀 구조를 가진 데이터와 직접적인 방식으로 일합니다. 예를 들어, 산술 표현식을 평가하는 함수는 이렇습니다:

func evaluate(_ expression: ArithmeticExpression) -> Int {
  switch expression {
  case let .number(value):
    return value
  case let .addition(left, right):
    return evaluate(left) + evaluate(right)
  case let .multiplication(left, right):
    return evaluate(left) * evaluate(right)
  }
}

print(evaluate(product))
// "18" 를 인쇄함

이 함수는 평범한 수라면 단순히 결합 값을 반환하는 걸로 평가합니다. 덧셈이나 곱셈은 왼-쪽 표현식을 평가하고, 오른-쪽 표현식을 평가한 다음, 이를 더하거나 곱하는 걸로 평가합니다.

다음 장

Structures and Classes (구조체와 클래스) >

참고 자료

  1. 이 글에 대한 원문은 Enumerations 에서 확인할 수 있습니다. ↩

  2. 스위프트에서 ‘타입-안전 (type-safe)’ 하다는 건 스위프트가 제공하는 타입 추론 (type inference) 과 타입 검사 (type check) 기능을 사용할 수 있다는 걸 의미합니다. 이에 대한 더 자세한 정보는, The Basic (기초) 장의 Type Safety and Type Inference (타입 안전 장치와 타입 추론 장치) 부분을 참고하기 바랍니다. ↩

  3. 공용체 (unions) 나 가변체 (variants) 는 뒤에 있는 Associated Values (결합 값) 부분에서 설명합니다. ↩

  4. 프로그래밍에서 ‘일급 (first-class)’ 이라는 건 객체 (class) 와 동-급으로 사용할 수 있다는 의미입니다. 예를 들어, 객체 처럼 인자로 전달할 수도 있고, 함수에서 반환할 수도 있으며, 다른 변수에 할당할 수도 있다면, ‘일급’ 이라고 합니다. 일급에 대한 더 자세한 정보는, 위키피디아의 First-class citizen 과 일급 객체 항목을 참고하기 바랍니다. ↩

  5. 열거체는 한 번에 하나의 case 값만 가집니다. 그러므로 열거체 이름이 단수형이어야 코드가 그 자체로-분명해집니다. 열거체 이름이 CompassPoints 처럼 복수형이 되면, 아래 예제는 CompassPoints.west 가 되는데, 이러면 동시에 여러 방향을 가지고 있다고 오해할 수 있습니다. ↩

  6. 여기 있는 세 가지 용어는 사실상 똑같은 개념입니다. 각각에 대한 더 자세한 정보는, 위키피디아의 Tagged union 항목과 Variant type 항목을 참고하기 바랍니다. 컴퓨터 공학 용어에선 ‘차별화된 공용체 (discriminated union)’ 가 ‘꼬리표 단 공용체 (tagged union)’ 이기 때문에, 위키피디아에서도 이 둘의 항목이 아예 같습니다. 어쨌든, 본문에 따르면 스위프트 열거체에서의 결합 값은 C 언어에서의 공용체 (union) 와 유사한 개념이라고 볼 수 있습니다. ↩

  7. ‘보조 설명 (annotation)’ 에 대한 더 자세한 설명은 Type Annotations (타입 보조 설명) 부분을 참고하기 바랍니다. ↩

  8. 사실 해당 내용은 Language Guide 부분의 Initialization (초기화) 에 있는 Failable Initializers (실패 가능 초기자) 와 Failable Initializers for Enumerations with Raw Values (원시 값이 있는 열거체의 실패 가능 초기자) 에서도 설명하고 있습니다. ↩

  9. 여기서 ‘재귀적인 (recursive) 열거체’ 를 만들기 위해 ‘indirect (간접)’ 이라는 키워드를 사용하는데, 이는 메모리 주소 방식 중 하나인 ‘indirect addressing mode’ 라는 말에서 유래한 것으로 추측됩니다. ‘indirect addressing mode’ 에 대한 보다 더 자세한 내용은 Difference between Indirect and Immediate Addressing Modes 항목을 보도록 합니다. ↩

  10. 본문을 보면 ‘재귀 (recursive)’ 라는 말과 ‘간접 (indirection)’ 이라는 말을 거의 같은 개념으로 사용하는데, 이는 스위프트 열거체를 ‘재귀적으로 만드는 방식’ 이 ‘메모리의 간접 주소 방식’ 을 써서 구현하기 때문입니다. ↩