xho95 (소중한꿈)'s Swift Life

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

Subscripts (첨자)

클래스, 구조체, 및 열거체는, 집합체 (collection), 리스트 (list), 또는 시퀀스 (sequence)² 멤버 원소에 접근하는 줄임말인, 첨자 (subscripts) 을 정의할 수 있습니다. 설정하고 가져오는데 별도의 메소드 없이 색인 (index) 으로 값을 설정하고 가져오기 위해 첨자를 사용합니다. 예를 들어, Array 인스턴스 원소는 someArray[index] 로 Dictionary 인스턴스 원소는 someDictionary[key] 로 접근합니다.

단일한 타입에 여러 개의 첨자를 정의할 수 있으며, 첨자에 전달한 색인 값 타입을 기초로 중복 정의한 첨자 중 사용하기 적절한 걸 선택합니다. 첨자는 일-차원민으로 제한하지 않으며,자신이 정의한 타입에 적합하도록 여러 개의 입력 매개 변수를 가진 첨자를 정의할 수도 있습니다.

Subscript Syntax (첨자 구문)

첨자는 인스턴스 이름 뒤 대괄호 안에 하나 이상의 값을 작성함으로써 타입의 인스턴스를 조회할 수 있게 합니다. 이러한 구문은 인스턴스 메소드 구문 및 계산 속성 구문 둘 다와 비슷합니다. 첨자 정의는 subscript 키워드로 작성하며, 인스턴스 메소드와 똑같이, 하나 이상의 입력 매개 변수와 반환 타입을 지정합니다. 인스턴스 메소드와 달리, 첨자는 읽기-쓰기 (read-write) 나 읽기-전용 (read-only) 일 수 있습니다.³ 이런 동작은 계산 속성에서와 똑같이 획득자 (getter) 와 설정자 (setter) 로 통신합니다.

subscript(index: Int) -> Int {  
  get {
    // 여기서 적절한 첨자 값을 반환함
  }
  set(newValue) {
    // 여기서 적합한 설정 행동을 함
  }
}

newValue 타입은 첨자의 반환 값과 똑같습니다. 계산 속성처럼, 설정자의 (newValue) 매개 변수를 지정하지 않게 선택할 수 있습니다. 스스로 제공하지 않으면 newValue 라는 기본 매개 변수를 설정자에 제공합니다.

읽기-전용 계산 속성처럼, get 키워드와 괄호를 제거함으로써 읽기-전용 첨자 정의를 단순하게 할 수 있습니다:

subscript(index: Int) -> Int {
  // 여기서 적절한 첨자 값을 반환함
}

다음 예제는, 정수 구구단 n-단을 나타내는 TimesTable 구조체를 정의한, 읽기-전용 첨자 구현입니다:

struct TimesTable {
  let multiplier: Int
  subscript(index: Int) -> Int {
    return multiplier * index
  }
}
let threeTimesTable = TimesTable(multiplier: 3)
print("six times three is \(threeTimesTable[6])")
// "six times three is 18" 을 인쇄함

이 예제에선, 구구단 3-단을 나타내는 새 TimesTable 인스턴스를 생성합니다. 이는 인스턴스의 multiplier 속성이 사용할 3 이라는 값을 구조체의 initializer⁴ 에 전달함으로써 지시합니다.

threeTimesTable[6] 이라는 호출로 보는 것처럼, 자신의 첨자를 호출함으로써 threeTimesTable 인스턴스를 조회할 수 있습니다. 이는 구구단 3-단의 6번째 요소를 요청하여, 18, 또는 3 곱하기 6 의 값을 반환합니다.

구구단 n-단은 고정된 수학 규칙에 기초합니다. threeTimesTable[someIndex] 에 새 값을 설정하는 건 적절치 않으므로, TimesTable 의 첨자는 읽기-전용 첨자로 정의합니다.

Subscript Usage (첨자 사용법)

“첨자 (subscript)” 의 정확한 의미는 자신이 사용된 곳의 상황에 의존합니다. 첨자는 전형적으로 집합체나, 리스트, 또는 시퀀스 멤버 원소의 접근에 대한 줄임말로 사용합니다. 자신의 한 특별한 클래스나 구조체 기능에 가장 적절한 방식으로 자유롭게 첨자를 구현할 수 있습니다.

예를 들어, 스위프트의 Dictionary 타입은 Dictionary 인스턴스에 저장한 값을 설정하고 가져오고자 첨자를 구현합니다. 첨자 대괄호 안에 딕셔너리의 키 타입인 키를 제공하고, 첨자에 딕셔너리의 값 타입인 값을 할당함으로써, 딕셔너리에 값을 설정할 수 있습니다:

var numberOfLegs = ["spider": 8, "ant": 6, "cat": 4]
numberOfLegs["bird"] = 2

위 예제는 numberOfLegs 라는 변수를 정의하고 세 키-값 쌍을 담은 딕셔너리 글자 값으로 이를 초기화합니다. numberOfLegs 딕셔너리의 타입은 [String: Int] 라고 추론합니다. 딕셔너리를 생성한 후, 이 예제는 첨자 할당을 사용하여 딕셔너리에 "bird" 라는 String 키와 2 라는 Int 값을 추가합니다.

Dictionary 첨자 연산에 대한 더 많은 정보는, Accessing and Modifying a Dictionary (딕셔너리 접근 및 수정하기) 부분을 보도록 합니다.

스위프트의 Dictionary 타입은 옵셔널 (optional) 타입을 취하고 반환하는 첨자로 자신의 키-값 첨자 연산을 구현합니다. 위의 numberOfLegs 딕셔너리에선, 키-값 첨자가 Int?, 또는 “옵셔널 정수 (optional int)”, 타입의 값을 취하고 반환합니다. Dictionary 타입은 옵셔널 첨자 타입을 사용하여 모든 키가 값을 가지진 않을 거라는 사실을 모델링하고, 그 키에 nil 값을 할당함으로써 키의 값을 삭제할 방법을 제공합니다.

Subscript Options (첨자의 옵션)

첨자는 어떤 개수의 입력 매개 변수든 취할 수 있으며, 이 입력 매개 변수는 어떤 타입이든 될 수 있습니다. 첨자는 어떤 타입의 값이든 반환할 수도 있습니다.

Variadic Parameters (가변 매개 변수) 와 Default Parameter Values (기본 매개 변수 값) 에서 설명한 것처럼, 함수와 같이, 첨자도 가변 개수의 매개 변수를 취할 수 있으며 이 매개 변수에 기본 값을 제공할 수도 있습니다. 하지만, 함수와 달리, 첨자 연산은 입-출력 (in-out) 매개 변수를 사용할 수 없습니다.

클래스나 구조체는 필요한 만큼 많은 첨자 구현을 제공할 수 있으며, 사용하가 적절한 첨자는 첨자를 사용할 시점에 첨자 대괄호 안에 담은 값이나 값들의 타입을 기초로 추론할 겁니다. 이런 여러 개의 첨자 정의를 첨자 중복 정의 (subscript overloading) 라고 합니다.

단일 매개 변수를 취하는 첨자 연산이 가장 흔한 반면에, 자신의 타입에 적절하다면 여러 개의 매개 변수를 가진 첨자를 정의할 수도 있습니다. 다음 예제는, 이-차원 Double 값 배열을 나타내는, Matrix 구조체를 정의합니다. Matrix 구조체의 첨자는 두 정수 매개 변수를 취합니다:

struct Matrix {
  let rows: Int, columns: Int
  var grid: [Double]
  init(rows: Int, columns: Int) {
    self.rows = rows
    self.columns = columns
    grid = Array(repeating: 0.0, count: rows * columns)
  }
  func indexIsValid(row: Int, column: Int) -> Bool {
    return row >= 0 && row < rows && column >= 0 && column < columns
  }
  subscript(row: Int, column: Int) -> Double {
    get {
      assert(indexIsValid(row: row, column: column), "Index out of range")
      return grid[(row * columns) + column]
    }
    set {
      assert(indexIsValid(row: row, column: column), "Index out of range")
      grid[(row * columns) + column] = newValue
    }
  }
}

Matrix 는 rows 와 columns 이라는 두 매개 변수를 취하는 초기자를 제공하며, rows * columns 개의 Double 타입 값을 저장할만큼 충분히 큰 배열을 생성합니다. 행렬 (matrix) 안의 각 위치엔 0.0 이라는 초기 값을 줍니다. 이를 달성하기 위해, 배열 초기자에 배열 크기와, 0.0 이라는 초기 단위 조직 값을 전달하여, 올바른 크기의 새 배열을 생성하고 초기화합니다. 이 초기자는 Creating an Array with a Default Value (기본 값으로 배열 생성하기) 에서 더 자세히 설명합니다.

자신의 초기자에 적절한 행과 열 개수를 전달함으로써 새로운 Matrix 인스턴스를 생성할 수 있습니다:

var matrix = Matrix(rows: 2, columns: 2)

위 예제는 두 행과 두 열을 가진 새로운 Matrix 인스턴스를 생성합니다. 이 Matrix 인스턴스의 grid 배열은 사실상, 맨 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 읽어가는, 납작한 버전의 행렬입니다⁵:

flattened-version-of-the-matrix

행과 열 값을, 쉼표로 구분하여, 첨자에 전달함으로써 행렬에 있는 값을 설정할 수 있습니다:

matrix[0, 1] = 1.5
matrix[1, 0] = 3.2

이 두 구문은 첨자의 설정자를 호출하여 (row 가 0 이고 column 이 1 인) 행렬 맨 오른쪽 위를 1.5 로, (row 가 1 이고 column 이 0 인) 맨 왼쪽 아래를 3.2 라는 값으로 설정합니다:

matrix

Matrix 첨자의 획득자와 설정자 둘 다 첨자의 row 와 column 값이 유효한지 검사하는 단언문 (assertion) 을 담고 있습니다. 이 단언문을 거들려고, 요청한 row 와 column 이 행렬 경계 안에 있는지 검사하는, indexIsValid(row:column:) 라는 편의(를 위한) 메소드를 Matrix 가 포함합니다:

func indexIsValid(row: Int, column: Int) -> Bool {
  return row >= 0 && row < rows && column >= 0 && column < columns
}

행렬 경계 밖에 있는 첨자에 접근하려 하면 단언문을 발동합니다:

let someValue = matrix[2, 2]
// [2, 2] 가 행렬 경계 밖이기 때문에, 단언문을 발동합니다.
}

Type Subscripts (타입 첨자)

인스턴스 첨자는, 위에서 설명한 것처럼, 한 특별한 타입의 인스턴스에서 호출하는 첨자입니다. 타입 그 자체에서 호출하는 첨자도 정의할 수 있습니다. 이러한 종류의 첨자를 타입 첨자 (type subscript) 라고 합니다. subscript 키워드 앞에 static 키워드를 작성함으로써 타입 첨자를 표시합니다. 클래스는 class 키워드를 대신 사용하여, 그 첨자의 상위 클래스 구현을 하위 클래스가 재정의하도록 허용할 수 있습니다. 아래 예제는 타입 첨자의 정의와 호출 방법을 보여줍니다:

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

  static subscript(n: Int) -> Planet {
    return Planet(rawValue: n)!
  }
}
let mars = Planet[4]
print(mars)

다음 장

Inheritance (상속) >

참고 자료

이 글에 대한 원문은 Subscripts 에서 확인할 수 있습니다. ↩
‘시퀀스 (sequence)’ 는 수학 용어로는 ‘수열’ 을 의미하는 단어이지만, 자료 구조로는 ‘같은 타입의 값들이 순차적으로 붙어서 나열된 구조’ 를 의미합니다. 본문에 있는 ‘집합체 (collection), 리스트 (list), 시퀀스 (sequence)’ 등은 모두 알고리즘에서 사용하는 자료 구조입니다. ‘시퀀스’ 에 대한 더 자세한 정보는, 위키피디아의 Sequential access 항목과 순차 접근 항목을 보도록 합니다. ↩
이런 동작은 바로 뒤에서 설명하는 ‘계산 속성 (computed property)’ 과 비슷합니다. 이런 관점에서 보면 계산 속성과 첨자는 인스턴스 메소드의 특수한 한 형태라고 볼 수 있습니다. ↩
여기서 사용한 초기자 (initializer) 는 구조체 타입이면 자동으로 가지는 ‘멤버 초기자 (memberwise initializer)’ 입니다. 자동으로 가지게 되므로 코드에는 없습니다. 멤버 초기자에 대한 더 많은 정보는, Memberwise Initializers for Structure Types (구조체 타입을 위한 멤버 초기자) 부분을 보도록 합니다. ↩
‘납작한 (flattened) 버전의 행렬’ 이란 2-차원 배열의 형상을 바꿔서 1-차원 배열로 만들었다는 의미입니다. ↩