[iOS/Swift] Generic(제네릭) 너 진짜 잘 알고 싶다!

안녕하세요?

너구리입니다~~

 

오늘은 정말정말 정리하고싶었던

Generic에 대해서 포스팅을 해보려고 합니다!

 

벌써 설레네요ㅎㅎ

바로 알아보시죠~

 

 

Generic은 뭘까?

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사전 정의부터 알아볼까요?ㅎㅎ

Generic : 포괄적인, 통칭의

포괄적인 의미를 가지고 있다라는 이미지군요!

 

 

공식문서에 있는 설명을 보면

- 제네릭코드는 정의한 요구사항에 따라 모든 타입에서 동작할 수 있는 유연하고 재사용가능한 함수와 타입을 작성할 수 있다.

- 중복을 피하고 명확하고 추상적인 방법으로 의도를 표현하는코드

라고 설명이 되어 있습니다.

 

사전에서 본 포괄적인 의미가 모든 타입에서 동작할 수 있다는 의미에서 붙여진 이름이네요!

 

사실 우리가 사용하는 swift 표준 라이브러리 기능 대부분이 generic으로 구성되어 있는데요.

우리가 예전에 배웠던 Array나 Dictionary도 generic collection입니다!

 

그럼 generic은 왜 사용할까요?

 

사용하는 이유를 알아보기 위해서

두 변수의 Int타입 값을 서로 바꾸어주는 함수 swapTwoInts(_:_:) 를 만들어보겠습니다!

var a = 7
var b = 8

func swapTwoInts(_ a: inout Int, _ b: inout Int) {
    let temporaryA = a
    a = b
    b = temporaryA
}

swapTwoInts(&a, &b) // a = 8, b = 7

inout은 내부에서 값을 복사하지 않고 업데이트 해주기위해 사용했구요

결과도 성공적으로 잘 나왔습니다!

 

자 그럼 다른 타입을 가지는 변수들은 어떻게 해야할까요?

타입마다 똑같은 코드인 함수를 계속 만들어줘야겠죠?

예를 들어 swapTwoDoubles(_:_:) , swapTwoStrings(_:_:) 

너무 비효율적이에요ㅠㅠ

 

그럼 Any로 타입을 정해주면 어떻게 될까요?

만들어 봅시다!

자 any타입으로 함수를 만들고 사용해봤더니

매개변수에 any타입만 넣으라고 하네요!!ㅠ

그래서 any타입으로 바꾸어주면 값이 복사되기때문에 업데이트하는 의미가 없어집니다ㅠㅠ

 

 

그래서 Any타입으로 변수를 설정해주고 테스트해보면

var c: Any = 7
var d: Any = "10"

func swapTwoAny(_ a: inout Any, _ b: inout Any) {
    let temporaryA: Any = a
    a = b
    b = temporaryA
}
swapTwoAny(&c, &d) // c = "10", d = 7

잘 수행되긴 합니다.

하지만 각 매개변수에 어떤 타입이 들어올지 모르고

변수가 any타입을 사용하기 때문에 다른 메소드에서 사용할 때 또 타입을 바꾸어주어야 하는 문제가 생기겠죠?

계속 비효율적인 상황이 나오고있어요ㅠㅠ

 

 

너구리 : swift야 야 이거 너무 불편한거 아니냐?

 

swift : 그럴때 사용하라고 Generic을 만들어둔거야 그거써!!

 

너구리 : 땡큐!!ㅎㅎ

 

 

제네릭 함수(Generic Function)

 

 

네 바로 이런 상황을 해결하라고 Generic을 쓰는거에요!!

어떻게요?

바로 이렇게요!!

func swapTwoValues<T>(_ a: inout T, _ b: inout T) {
    let temporaryA = a
    a = b
    b = temporaryA
}

여기서 나온 T는 임의의 타입이고, 무슨 매개변수를 넣든 a와b는 같은 타입을 사용해야한다는 의미 입니다!

 

Generic을 사용할 때는 <> 꺽쇠괄호를 이용하고 괄호안에 타입 매개변수를 주게 됩니다!

함수이름<타입매개변수>(함수 매개변수)

이런 식으로요!

이렇게 generic을 사용하는 함수를 제네릭함수라고해요!

 

 

위에 있는 함수에서는 타입 매개변수를 T로 주었어요!

여기서 T는 타입 파라미터(Type Parameter)라고 하는데요!

 

 

이건 실제 타입을 넣어주는게 아니라 플레이스홀더(placeholder)의 역할인데요

 

 

어떤 타입인지는 모르지만 쨋든 한 타입이 들어올거고

매개변수끼리 같은 타입을 써야돼~~ 라는 의미에요

그리고 그 타입은 함수가 호출되는 순간 정해지는거죠!

 

 

만약에 서로 다른타입의 매개변수를 넣으면 어떻게 될까요?

처음에 변수 c가 Int타입으로 들어와서 타입이 T로 정해졌고,

변수 d가 String타입이니까 매개변수 타입에 맞지 않다는 에러가 나옵니다!!

 

 

 

그럼 이 타입 파라미터는 T라고만 쓰나? 라고 생각하실 수 있는데

또 그건 아니에요!

 

사실 마음대로 이름을 정해주셔도 되고

일반적으로 T,U,V를 많이 사용하고 있어요!

 

그리고 타입 이름이기때문에 대문자 카멜케이스를 사용해서 표현합니다!

 

참고 : swapTwoValues함수는 따로 만들지 않아도 실제 기본 함수로 같은 기능인 Swap함수가 있습니다~~

 

 

 

 

제네릭 타입(Generic 타입)

 

자 지금까지는 함수에 제네릭이 적용된 제네릭 함수에대해 알아보았는데

제네릭 타입이라는 개념도 있습니다!

 

이건 또 뭐냐

바로 구조체, 클래스, 열거형에 제네릭을 적용시킨겁니다!

 

 

예제를 통해서 공부해볼게요!!

가장 기본적인 자료구조인 Stack을 만들어볼게요!!

 

Stack은 후입선출(last in first out) 특징을 가지는데요!

스택에 데이터를 넣을 때는 push, 뺄때는 pop이라고 해요

 

 

제네릭을 사용해서 Stack을 만들었어요!

struct Stack<Element> {
    var items: [Element] = []
    mutating func push(_ item: Element) {
        items.append(item)
    }
    mutating func pop() -> Element {
        return items.removeLast()
    }
}

 

 

한번 사용해볼게요!!

제네릭으로 만드니까

인스턴스 초기화때 타입만 정해주면

잘 동작하는것을 볼 수 있어요!!

 

 

제네릭 타입 확장

제네릭타입에서도 extension을 통해 기능을 추가할 수 있는데요!!

다만 extension의 정의에 따라 매개변수는 명시하지 않아요!

 

 

그럼 타입파라미터를 어떻게 쓰냐구요?

그냥 사용 가능합니다ㅎㅎ

바로 이렇게요

extension Stack {
    var topElement: Element? {
        return self.items.last
    }
}

stringStack.topElement // 라면

 

 

 

 

타입제약

 

지금까지는 타입파라미터를 아무 제약없이 사용했었는데요!!

실제로 사용하다보면 제약을 줘야할 경우도 생겨요..ㅠ

 

구현하는 기능중에 하나가 특정 타입만 사용가능하다던지

특정 프로토콜을 따라야하는 경우에 말이죠

 

제약을 줄 수 있는 조건도 있는데요!

클래스타입, 프로토콜만 타입제약으로 줄 수 있어요!!!(구조체, 열거형 안됨)

 

 

그럼 주는 방법을 살펴볼게요

func someFunction<T: SomeClass, U: SomeProtocol>(someT: T, someU: U) {
    // function body goes here
}

간단하쥬? 

 

 

이렇게 주면 타입파라미터 T는 SomeClass의 하위 클래스여야 하고

U는 SomeProtocol을 따라야해요

 

 

구체적으로 어떤 경우가 있는지 알아보겠습니다

매개변수 두개를 더하는 제네릭 함수를 만들어 볼게요~

func plus<T>(a: T, b: T) -> T {
    return a + b
}

이런 함수를 만들었는데

이렇게 정의하고나면 에러가 나옵니다..ㅠ

 

연산자를 타입 파라미터에 적용할 수 없다고 나옵니다

 

왜 그런걸까요?

 

 

+,-와 같은 연산자는 BinaryInteger라는 프로토콜을 준수하는 타입만 사용가능하기 때문인데요!

이런 상황에 바로 타입 제약을 줘야 합니다!

제약을 주고나면 정삭 작동을 해요!

 

func plus<T: BinaryInteger>(a: T, b: T) -> T {
    return a + b
}

print(plus(a: 7, b: 8)) // 15

 

 

 

연관타입(Associated Type)

 

연관 타입은 또 뭘까..?

연관 타입은 프로토콜에서 사용할 수 있는 플레이스홀더 이름입니다!

 

 

플레이스홀더..? 타입 파라미터...?

네 맞아요

프로토콜에서 연관타입을 선언해 주면 제네릭에서

유용하게 사용할 수 있어요~~

 

 

바로 예제로 확인해볼게요~~

protocol Container {
    associatedtype Item
    mutating func append(_ item: Item)
    var count: Int { get }
    subscript(i: Int) -> Item { get }
}

struct Stack<Element>: Container {
    var items: [Element] = []
    mutating func push(_ item: Element) {
        items.append(item)
    }
    mutating func pop() -> Element {
        return items.removeLast()
    }
    // 프로토콜 준수
    mutating func append(_ item: Element) {
        self.push(item)
    }
    var count: Int {
        return items.count
    }
    subscript(i: Int) -> Element {
        return items[i]
    }
}

아까 제네릭 타입에서 사용했던 Stack에 

Container 프로토콜을 채택하고 준수하게끔 해봤어요

 

 

메소드 append에 매개변수로 요구사항을 주었는데 

제네릭타입에서 사용할 때는 어떤 타입이 들어올지 모르잖아요~

 

그때 프로토콜에서 연관 타입을 지정해 주고 그것을 메소드 요구사항으로 주면

제네릭의 타입 파라미터 역할을 하게됩니다!!

 

 

그럼 제네릭 타입에서 이렇게 깔끔하게 사용할 수 있어요!!

 

 

 

 

 

 

 

 

오늘은 제네릭에 대해 알아보았습니다!

휴 양이 방대하네요ㅋㅋㅋ큐ㅠㅠㅠㅠ

 

너무 정리하고 싶은 내용이였는데 공부하니까 너무 좋네요!ㅎㅎ

 

앞에서 찾아본 제네릭 정의처럼

제네릭을 사용하면 유연하고 재사용 가능한 함수와 타입을 사용할 수 있네요~~!!

 

 

오늘도 글 읽어주셔서 감사드리고

틀린부분 있다면 꼭 피드백 부탁드릴게요~

 

감사합니다!