xho95 (소중한꿈)'s Swift Life

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

Structures and Classes (구조체와 클래스)

구조체 (structures) 와 클래스 (classes) 는 범용적이고, 유연한 구조물로써 프로그램 코드의 건축 자재 역할을 합니다. 속성과 메소드 정의로 구조체와 클래스에 기능을 추가하는 건 상수와, 변수, 및 함수 정의에 쓰인 것과 똑같은 구문을 사용합니다.

다른 프로그래밍 언어와 달리, 스위프트는 자신의 구조체와 클래스를 인터페이스와 구현 파일로 분리하여 생성하라고 요구하지 않습니다. 스위프트에선, 구조체나 클래스를 단 하나의 파일로 정의하며, 그 클래스나 구조체의 외부 인터페이스는 다른 코드에서 쓸 수 있게 자동으로 만들어집니다.

클래스의 인스턴스는 전통적으로 객체 (object) 라고 합니다. 하지만, 스위프트의 구조체와 클래스는 다른 언어에서보다 기능이 훨씬 더 밀접해서, 이 장에서 설명한 대부분의 기능은 클래스나 구조체 타입 중 어느 (either) 인스턴트에든 적용됩니다. 이 때문에, 좀 더 일반적인 용어인 인스턴스 (instance) 를 사용합니다.²

Comparing Structures and Classes (구조체와 클래스 비교하기)

스위프트의 구조체와 클래스엔 공통점이 많습니다. 둘 다 할 수 있는 건 이렇습니다:

속성을 정의하여 값을 저장함
메소드를 정의하여 기능을 제공함
첨자 연산을 정의하여 자신의 값에 접근하는 첨자 구문을 제공함
초기자를 정의하여 자신의 초기 상태를 설정함
확장을 하여 자신의 기본 구현 너머로 기능을 늘림
프로토콜을 따름으로써 특정 종류의 표준 기능을 제공함

더 많은 정보는, Properties (속성) 과, Methods (메소드), Subscripts (첨자), Initialization (초기화), Extensions (익스텐션; 확장), 및 Protocols (프로토콜; 규약) 을 보기 바랍니다.

클래스는 구조체엔 없는 추가 능력이 있습니다:

상속 (inheritance) 은 한 클래스가 또 다른 것의 성질[^characteristics] 을 상속할 수 있게 합니다.
타입 변환 (type casting) 은 클래스 인스턴스의 타입을 실행 시간에 검사하고 해석할 수 있게 합니다.
정리자 (deinitializer) 는 클래스 인스턴스가 할당한 어떤 자원이든 풀어줄 수 있게 합니다.
참조 카운팅 (reference counting) 은 클래스 인스턴스로의 참조를 하나 이상 허용합니다.

더 많은 정보는, Inheritance (상속) 과, Type Casting (타입 변환), Deinitialization (뒷정리), 및 Automatic Reference Counting (자동 참조 카운팅) 을 보기 바랍니다.

클래스가 지원하는 추가 능력엔 복잡도 증가라는 비용이 따라 붙습니다. 일반적인 지침은, 이유 파악이 더 쉽기 때문에 구조체가 더 좋으며, 클래스는 적절하거나 필요할 때만 사용하라는 겁니다. 실상, 이는 직접 정의하는 대부분의 사용자 자료 타입은 구조체와 열거체일 거라는 의미입니다. 더 자세한 비교는, Choosing Between Structures and Classes (구조체와 클래스 사이에서 선택하기) 문서³ 를 보기 바랍니다.

클래스와 행위자는 똑같은 성질과 동작을 많이 공유합니다. 행위자에 대한 정보는, Concurrency (동시성) 장을 보기 바랍니다.

Definition Syntax (정의 구문)

구조체와 클래스의 정의 구문은 비슷합니다. 구조체는 struct 키워드로 클래스는 class 키워드로 첫 소개를 합니다. 둘 다 한 쌍의 중괄호 안에 자신의 전체 정의를 둡니다:

struct SomeStructure {
  // 구조체 정의는 여기에 둠
}
class SomeClass {
  // 클래스 정의는 여기에 둠
}

새로운 구조체나 클래스를 정의할 때마다, 새로운 스위프트 타입을 정의하는 겁니다. 타입에는 (여기 있는 SomeStructure 와 SomeClass 같이) UpperCamelCase (낙타 모양 대문자)⁴ 이름을 줘서 (String 과, Int, 및 Bool 같은) 표준 스위프트 타입의 대문자 방식과 맞춥니다. 속성과 메소드엔 (frameRate 와 incrementCount 같은) lowerCamelCase (낙타 모양 소문자) 이름을 줘서 타입 이름과 구별하도록 합니다.

구조체 정의와 클래스 정의의 예는 이렇습니다:

struct Resolution {
  var width = 0
  var height = 0
}
class VideoMode {
  var resolution = Resolution()
  var interlaced = false
  var frameRate = 0.0
  var name: String?
}

위 예제는 Resolution 이라는 새로운 구조체를 정의하여, 픽셀-기반[^pixel] 디스플레이의 해상도를 설명합니다. 이 구조체엔 width 와 height 이라는 두 저장 속성이 있습니다. 저장 속성은 구조체나 클래스의 일부로 엮여서 저장되는 상수나 변수입니다. 이 두 속성은 초기 정수 값을 0 으로 설정하여 Int 타입이라고 추론됩니다.

위 예제는 VideoMode 라는 새로운 클래스도 정의하여, 영상 디스플레이에 특화된 영상 모드를 설명합니다. 이 클래스에는 네 개의 저장 속성 변수가 있습니다. 첫 번째인, resolution 은, 새로운 Resolution 구조체 인스턴스로 초기화하며, 속성의 타입은 Resolution 으로 추론합니다. 다른 세 속성의 경우, 새로운 VideoMode 인스턴스에서 interalced 설정은 (“비월 주사 방식”⁵ 을 의미하는) false 로, 녹화 프레임 재생 속도[^playback] 는 0.0 으로, 옵셔널 String 값은 name 으로 초기화할 겁니다. name 속성엔 기본 값 nil, 또는 “name 값 없음” 이, 자동으로 주어지는데, 이는 옵셔널 타입이기 때문입니다.

Structure and Class Instances (구조체와 클래스 인스턴스)

Resolution 구조체 정의와 VideoMode 클래스 정의는 Resolution 이나 VideoMode 가 보여질 모습만을 설명합니다. 그 자체로 특정 해상도나 영상 모드를 설명하진 않습니다. 그럴려면, 구조체나 클래스의 인스턴스를 생성해야 합니다.

구조체와 클래스 양 쪽의 인스턴스 생성 구문은 매우 비슷합니다:

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

구조체와 클래스 둘 다 새 인스턴스에 초기자 구문[^initializer-syntax] 을 사용합니다. 가장 단순한 형식의 초기자 구문은 클래스나 구조체의 타입 이름 뒤에 빈 괄호가 있는, Resolution() 이나 VideoMode() 같은 겁니다. 이는 클래스나 구조체의 새 인스턴스를 생성하면서, 어떤 속성이든 자신의 기본 값으로 초기화합니다. 클래스와 구조체 초기화는 Initialization (초기화) 장에서 더 자세하게 설명합니다.

Accessing Properties (속성에 접근하기)

점 구문 (dot syntax) 을 사용하여 인스턴스의 속성에 접근할 수 있습니다. 점 구문은, 인스턴스 이름 바로 뒤에, 어떤 공백도 없이, 마침표 (.) 로 구분하여, 속성 이름을 작성합니다:

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

이 예제에서, someResolution.width 는 someResolution 의 width 속성을 참조하여, 0 이라는 자신의 기본 초기 값을 반환합니다.

VideoMode 의 resolution 속성에 있는 width 속성 같이, 하위 속성으로 파고 들어 갈 수 있습니다:

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

변수 속성에 새로운 값을 할당하기 위해 점 구문을 사용할 수도 있습니다:

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

Memberwise Initializers for Structure Types (구조체 타입을 위한 멤버 초기자)

모든 구조체엔 멤버 초기자 (memberwise initializer) 가 자동으로 생기며, 이것으로 새로운 구조체 인스턴스의 멤버 속성을 초기화할 수 있습니다. 새 인스턴스 속성을 위한 기본 값은 멤버 초기자에 이름을 써서 전달할 수 있습니다:

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

구조체와는 달리, 클래스 인스턴스는 기본 멤버 초기자를 받지 않습니다. 초기자는 Initialization (초기화) 장에서 더 자세히 설명합니다.

Structures and Enumerations Are Value Types (구조체와 열거체는 값 타입입니다)

값 타입 (value type) 은 변수나 상수에 할당할 때나, 함수에 전달할 때, 값을 복사하는 (copied) 타입입니다.

실제로 이전 장들 전반에 걸쳐 광범위하게 값 타입을 사용해왔습니다. 사실, 스위프트의 모든 기본 타입-정수, 부동 소수점 수, 불리언 (Booleans), 문자열, 배열, 및 딕셔너리-는 값 타입이며, 그 이면은 구조체로 구현되어 있습니다.

스위프트에서 모든 구조체와 열거체는 값 타입입니다. 이는 생성한 어떤 구조체와 열거체 인스턴스든-그리고 이들이 속성으로 가진 어떤 값 타입이든-코드에서 전달할 때 항상 복사된다는 의미입니다.

배열, 딕셔너리, 및 문자열 같이 표준 라이브러리가 정의하는 집합체 (collections) 는 복사 성능 비용을 감소시키려고 최적화를 합니다. 곧바로 복사하는 대신, 이 집합체들은 원소가 저장된 메모리를 원본 인스턴스와 복사본 사이에 공유합니다. 집합체의 한 복사본을 수정하면, 수정 직전에 원소를 복사합니다. 코드의 동작은 마치 항상 복사가 곧바로 일어나는 것처럼 보입니다.

이전 예제의 Resolution 구조체를 사용한, 다음 예제를 고려해 봅시다:

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

이 예제는 hd 라는 상수를 선언하고 여기에 Full HD 영상 너비와 높이 (1920 픽셀 너비와 1080 픽셀 높이) 로 초기화한 Resolution 인스턴스를 설정합니다.

그런 다음 cinema 라는 변수를 선언하고 여기에 현재 hd 값을 설정합니다. Resolution 은 구조체이기 때문에, 기존 인스턴스의 복사본 (copy) 을 만들며, 이 새 복사본을 cinema 에 할당합니다. 이제 hd 와 cinema 의 너비와 높이가 똑같을지라도, 이들의 이면은 서로 완전히 다른 두 개의 인스턴스입니다.

그 다음, 디지털 영화 송출에 사용하는 살짝 더 넓은 2K 표준 너비 (2048 픽셀 너비와 1080 픽셀 높이) 로 cinema 의 width 속성을 정정합니다:

cinema.width = 2048

cinema 의 width 속성을 검사하면 진짜 2048 로 바뀐 걸 보여줍니다:

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

하지만, 원본 hd 인스턴스의 width 속성은 여전히 1920 이라는 예전 값을 가집니다:

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

cinema 에 현재 hd 값을 줄 땐, hd 에 저장한 값 (values) 을 새로운 cinema 인스턴스로 복사합니다. 끝단의 결과는 동일한 수치 값을 담은 완전히 분리된 두 인스턴스입니다. 하지만, 분리된 인스턴스이기 때문에, 아래 그림에서 보는 것처럼, cinema 너비를 2048 로 설정하는 건 hd 에 저장한 너비에 영향을 주지 않습니다:

an copy of the value type

열거체 동작도 똑같이 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)")
// "The current direction is north" 를 인쇄함
// "The remembered direction is west" 를 인쇄함

rememberedDirection 에 currentDirection 값을 할당할 땐, 실제로는 그 값의 복사본을 설정합니다. 그 후에 currentDirection 값을 바꾸는 건 rememberedDirection 에 저장된 원본 값의 복사본에 영향을 주지 않습니다.

Classes Are Reference Types (클래스는 참조 타입입니다)

값 타입과 달리, 참조 타입 (reference types) 은 변수나 상수에 할당할 때나, 함수에 전달할 때, 복사하지 않습니다 (not). 복사하기 보단, 기존과 동일한 인스턴스의 참조를 사용합니다.

다음 예제는, 위에서 정의한 VideoMode 클래스를 사용합니다:

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

이 예제는 tenEighty 라는 새로운 상수를 선언하고 여기에 새로운 VideoMode 클래스 인스턴스의 참조를 설정합니다. 영상 모드에는 전에 있던 1920 너비 1080 높이의 HD 해상도 복사본을 할당합니다. 비월 주사 방식 (interlaced) 과, “1080i” 라는 이름, 및 초당 25.0 프레임이라는 프레임 재생 속도를 설정합니다.

그 다음, tenEighty 에, alsoTenEighty 라는, 새로운 상수를 할당하고, alsoTenEighty 의 프레임 재생 속도를 수정합니다:

let alsoTenEighty = tenEighty
alsoTenEighty.frameRate = 30.0

클래스가 참조 타입이기 때문에, tenEighty 와 alsoTenEighty 둘 다 실제로 동일한 (same) VideoMode 인스턴스를 참조합니다. 사실상, 아래 그림에서 보는 것처럼, 이들은 그냥 동일한 단일 인스턴스에 대한 서로 다른 두 이름일 뿐입니다:

before and after of an reference type

tenEighty 의 frameRate 속성을 검사하면 실제 VideoMode 인스턴스에 있는 30.0 이라는 새로운 프레임 재생 속도를 올바로 보고합니다:

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

이 예제는 참조 타입을 파악하는 게 얼마나 힘들어질 수 있는 지도 보여줍니다. 프로그램 코드에서 tenEighty 와 alsoTenEighty 가 멀리 떨어져 있으면, 바뀐 모든 영상 모드 방식을 찾는 게 여러울 수도 있습니다. tenEighty 를 사용하는 곳마다, alsoTenEighty 를 사용하는 코드에 대해 생각해야 하며, 그 반대도 마찬가집니다. 이와 대조하여, 값 타입은 소스 파일에서 동일 값과 상호 작용하는 모든 코드가 서로 가까이 있기 때문에 더 파악하기 쉽습니다.

tenEighty 와 alsoTenEighty 를, 변수 보단, 상수 (constants) 로 선언한다는 걸 기억하기 바랍니다. 하지만, tenEighty.frameRate 와 alsoTenEighty.frameRate 를 여전히 바꿀 수 있는데 실제로는 tenEighty 와 alsoTenEighty 상수 자체의 값이 바뀌지 않기 때문입니다. tenEighty 와 alsoTenEighty 자체로는 VideoMode 인스턴스를 “저장 (store)” 하지 않습니다-그 대신, 이면에서 이 둘 다 VideoMode 인스턴스를 참조 (refer) 합니다. 바뀌는 건, 그 VideoMode 를 참조하는 상수 값이 아니라, 실제 VideoMode 에 있는 frameRate 속성입니다.

Identity Operators (식별 연산자)

클래스가 참조 타입이기 때문에, 그 이면에서 여러 개의 상수와 변수가 동일한 단일 클래스 인스턴스를 참조하는 게 가능합니다. (구조체와 열거체는, 상수나 변수에 할당하거나, 함수에 전달할 때, 항상 복사되기 때문에, 이와 똑같지 않습니다.)

두 상수 또는 변수가 정확하게 동일한 클래스 인스턴스를 참조하는 지 찾아내는 게 유용할 때가 있습니다. 이것이 가능하도록, 스위프트는 두 개의 식별 연산자를 제공합니다:

식별됨 (identical to; ===)’
식별되지 않음 (not identical to; !==)’

이 연산자들을 사용하여 두 상수 또는 변수가 동일한 단일 인스턴스를 참조하는 지 검사합니다:

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

(세 개의 같음 기호, 또는 === 로 나타낸) 식별됨 (identical to) 은 (두 개의 같음 기호, 또는 == 로 나타낸) 같음 (equal to) 과 똑같은 의미가 아니라는 걸 기억하기 바랍니다. 식별됨 (identical to) 은 클래스 타입인 두 상수 또는 변수가 정확하게 동일한 클래스 인스턴스를 참조한다는 의미입니다. 같음 (equal to) 은, 타입 설계자가 정의한, 어떠한 적절한 같음 (equal) 이라는 의미에 따라서, 두 인스턴스의 값이 같거나 같다고 할 수 있는 것으로 고려한다는 의미입니다.

자신만의 구조체와 클래스를 정의할 때는, 두 인스턴스가 같다고 규명하는 게 본인 책임입니다. 자신만의 == 와 != 연산자 구현을 정의하는 공정은 Equivalence Operators (같음 비교 연산자) 에서 설명합니다.

Pointers (포인터)

C, C++ 또는 오브젝티브-C 에 대한 경험이 있으면, 이 언어들은 메모리 주소를 참조할 때 포인터 (pointers) 를 사용한다는 걸 알고 있을 겁니다. 어떠한 참조 타입 인스턴스를 참조하는 건 스위프트 상수 또는 변수와 C 의 포인터와 비슷하지만, 메모리 주소의 직접적인 포인터는 아니며, 참조 생성을 지시하는 별표 (*) 의 작성을 요구하지도 않습니다. 그 대신, 이 참조들은 스위프트의 다른 어떤 상수나 변수인 것 같이 정의합니다. 표준 라이브러리는 ‘포인터와 직접 상호 작용할 필요가 있을 경우 사용할 수 있는 포인터와 버퍼 (buffer) 타입을 제공’ 합니다-Manual Memory Management (수동 메모리 관리)⁶ 항목을 보도록 합니다.

다음 장

Properties (속성) >

참고 자료

이 글에 대한 원문은 Structures and Classes 에서 확인할 수 있습니다. ↩
스위프트 구조체와 클래스를 같이 설명하는데, 객체라는 용어는 클래스에만 해당하므로, 인스턴스라는 용어를 사용해서 클래스와 구조체 모두에 해당하는 부분을 설명한다는 의미입니다. ↩
원문 자체가 ‘애플 개발자 (developer) 문서 링크’ 입니다. ↩
‘낙타 모양 대소문자 (camel case)’ 는, 변수 이름을 지정할 때 모든 단어를 붙이고. 각 단어의 첫 글자를 대문자로 표기하면, 모양이 낙타 등처럼 보이기 때문에 나온 말입니다. 위키피디아에서는 ‘camel case’ 를 ‘낙타 대문자’ 라고 옮기고 있지만, 이 책에서는 UpperCamelCase 와 lowerCamelCase 로 또다시 나누기 때문에, 각각 ‘낙타 모양 대문자’ 와 ‘낙타 모양 소문자’ 라고 옮깁니다. ‘낙타 모양 대소문자 (camel Case)’ 에 대한 보다 자세한 내용은, 위키피디아의 Camel case 항목과 낙타 대문자 항목을 보도록 합니다. ↩
‘interlaced’ 는 예전 모니터의 화면 주사 방식 중에서 ‘비월 주사 방식’ 을 의미하는 것입니다. 보다 자세한 내용은 위키피디아의 Interlaced video 와 비월 주사 방식 항목을 보도록 합니다. ↩
이것 역시 원문 자체가 애플 ‘개발자’ 문서에 대한 링크입니다. 초창기에는 UnsagePointer 에 대한 설명이 본문에도 있었으나, 스위프트를 갱신하면서 관련 설명이 없어졌습니다. ↩