오늘의 주제

• 프로토콜
• 익스텐션

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안녕하세요, 야곰입니다. 

지난 포스팅에서는 스위프트의 구조체와 클래스에 대해 알아봤습니다.

• 2017/01/23 - [Swift] - Swift란 어떤 언어인가?
• 2017/01/25 - [Swift] - Swift 기초문법 - 변수, 상수, 기초 데이터 타입
• 2017/02/06 - [Swift] - Swift - 함수, 콜렉션 타입
• 2017/02/28 - [Swift] - Swift - 구조체 클래스

이번에는 프로토콜과 익스텐션에 대해 알아보겠습니다 🙂

프로토콜

프로토콜(Protocol)은 특정 역할을 수행하기 위한 메서드, 프로퍼티, 기타 요구사항 등의 청사진을 정의합니다.

구조체, 클래스, 열거형은 프로토콜을 채택(Adopted)해서 특정 기능을 수행하기 위한 프로토콜의 요구사항을 실제로 구현할 수 있습니다.

어떤 프로토콜의 요구사항을 모두 따르는 타입은 그 ‘프로토콜을 준수한다(Conform)’고 표현합니다.

타입에서 프로토콜의 요구사항을 충족시키려면 프로토콜이 제시하는 청사진의 기능을 모두 구현해야 합니다. 즉, 프로토콜은 기능을 정의하고 제시 할 뿐이지 스스로 기능을 구현하지는 않습니다. 

프로토콜 정의

프로토콜은 구조체, 클래스, 열거형의 모양과 비슷하게 정의할 수 있으며 protocol 키워드를 사용합니다. 

protocol 프로토콜 이름 {
    프로토콜 정의
}

구조체, 클래스, 열거형 등에서 프로토콜을 채택하려면 타입 이름 뒤에 콜론(:)을 붙여준 후 채택할 프로토콜 이름을 쉼표(,)로 구분하여 명시해줍니다. 

struct SomeStruct: AProtocol, AnotherProtocol {
    // 구조체 정의
}

class SomeClass: AProtocol, AnotherProtocol {
    // 클래스 정의
}

enum SomeEnum: AProtocol, AnotherProtocol {
    // 열거형 정의
}

위 코드의 각 타입은 AProtocol과 AnotherProtocol을 채택한 것입니다. 만약, 클래스가 다른 클래스를 상속받는다면 상속받을 클래스 이름 다음에 채택할 프로토콜을 나열해줍니다. 

class SomeClass: SuperClass, AProtocol, AnotherProtocol {
    // 클래스 정의
}

위의 SomeClass는 SuperClass를 상속받았으며 동시에 AProtocol과 AnotherProtocol 프로토콜을 채택한 클래스입니다. 

프로토콜 요구사항

프로토콜은 타입이 특정 기능을 수행하기 위해 필요한 기능을 요구합니다.
프로토콜이 자신을 채택한 타입에 요구하는 사항은 프로퍼티나 메서드와 같은 기능들입니다. 프로토콜은 프로퍼티, 메서드, 서브스크립트, 이니셜라이저 등의 기능을 요구할 수 있습니다.

프로퍼티 요구

프로토콜은 자신을 채택한 타입이 어떤 프로퍼티를 구현해야 하는지 요구할 수 있습니다.
그렇지만 프로토콜은 그 프로퍼티의 종류(연산 프로퍼티인지, 저장 프로퍼티인지 등)는 따로 신경쓰지 않습니다.
프로토콜을 채택한 타입은 프로토콜이 요구하는 프로퍼티의 이름과 타입만 맞도록 구현해주면 됩니다.
다만, 프로퍼티를 읽기 전용으로 할지 혹은 읽고 쓰기가 모두 가능하게 할지는 프로토콜이 정해야 합니다. 

프로토콜의 프로퍼티 요구사항은 항상 var 키워드를 사용한 변수 프로퍼티로 정의됩니다. 읽기와 쓰기가 모두 가능한 프로퍼티는 프로퍼티의 정의 뒤에 {get set}이라고 명시하며, 읽기 전용 프로퍼티는 프로퍼티의 정의 뒤에 {get}이라고 명시해줍니다. 

protocol SomeProtocol {
    var settableProperty: String { get set }
    var notNeedToBeSettableProperty: String { get }
}
protocol AnotherProtocol {
    static var someTypeProperty: Int { get set }
    static var anotherTypeProperty: Int { get }
} 

위 코드의 SomeProtocol에 정의된 settableProperty는 읽기와 쓰기 모두를 요구했고, notNeedToBeSettableProperty는 읽기만 가능하다면 어떻게 구현되어도 상관없다는 요구사항입니다.

타입 프로퍼티를 요구하려면 static 키워드를 사용합니다. 클래스의 타입 프로퍼티에는 상속 가능한 타입 프로퍼티인 class 타입 프로퍼티와 상속 불가능한 static 타입 프로퍼티가 있습니다만 이 두 타입 프로퍼티를 따로 구분하지 않고 모두 static 키워드 를 사용하여 타입 프로퍼티를 요구하면 됩니다. AnotherProtocol에 정의된 someProperty와 anotherProperty는 모두 타입 프로퍼티를 요구합니다.

protocol Talkable {
    var topic: String { get set }
}

struct Person: Talkable {
    var topic: String
}

Talkable 프로토콜은 어떤 주제에 대해 말할 수 있게 하기 위한 프로퍼티인 topic를 요구합니다. 그래서 Talkable 프로토콜을 채택하여 준수하는 Person 클래스는 topic 프로퍼티를 가져야합니다.

메서드 요구

프로토콜은 특정 인스턴스 메서드나 타입 메서드를 요구할 수도 있습니다.
프로토콜이 요구할 메서드는 프로토콜 정의에서 작성합니다. 다만, 메서드의 실제 구현부인 중괄호({}) 부분은 제외하고 메서드의 이름, 매개변수, 반환 타입 등만 작성합니다.

프로토콜의 메서드 요구에서는 매개변수 기본값을 지정할 수 없습니다.
타입 메서드를 요구할 때는 타입 프로퍼티 요구와 마찬가지로 앞에 static 키워드를 명시합니다.
static 키워드를 사용 하여 요구한 타입 메서드를 클래스에서 실제 구현할 때에는 static 키워드나 class 키워드 어느 쪽을 사용해도 무방합니다.

protocol Talkable {
    var topic: String { get set }
    func talk(to: Person)
}

struct Person: Talkable {
    var topic: String
    var name: String

    func talk(to: Person) {
        print("\(topic)에 대해 \(to.name)에게 이야기합니다")
    }
}

이니셜라이저 요구

프로토콜은 프로퍼티, 메서드 등과 마찬가지로 특정한 이니셜라이저를 요구할 수도 있습니다.
프로토콜에서 이니셜라이저를 요구하려면 메서드 요구와 마찬가지로 이니셜라이저를 정의하지만 구현은 하지 않습니다. 즉, 이니셜라이저의 매개변수를 지정하기만 할 뿐, 중괄호를 포함한 이니셜라이저 구현은 하지 않습니다. 

protocol Talkable {
    var topic: String { get set }
    func talk(to: Person)
    init(name: String, topic: String)
}

struct Person: Talkable {
    var topic: String
    var name: String

    func talk(to: Person) {
        print("\(topic)에 대해 \(to.name)에게 이야기합니다")
    }

    init(name: String, topic: String) {
        self.name = name
        self.topic = topic
    }
}

let yagom: Person = Person(name: "야곰", topic: "스위프트")
let hana: Person = Person(name: "하나", topic: "코딩")

yagom.talk(to: hana)
// 스위프트에 대해 하나에게 이야기합니다

프로토콜의 상속

프로토콜은 하나 이상의 프로토콜을 상속받아 기존 프로토콜의 요구사항보다 더 많은 요구사항을 추가할 수 있습니다. 프로토콜 상속 문법은 클래스의 상속 문법과 유사합니다. 

protocol Readable {
    func read()
}
protocol Writeable {
    func write()
}
protocol ReadSpeakable: Readable {
    func speak()
}
protocol ReadWriteSpeakable: Readable, Writeable {
    func speak()
}

class SomeClass: ReadWriteSpeakable {
    func read() {
        print("Read")
    }

    func write() {
        print("Write")
    }

    func speak() {
        print("Speak")
    }
}

위 코드의 ReadSpeakable 프로토콜은 Readable 프로토콜을 상속받았고 ReadWriteSpeakable 프로토콜은 Readable과 Writeable 프로토콜을 상속받았습니다.
그래서 ReadWriteSpeakable 프로토콜을 채택한 SomeClass는 세 프로토콜이 요구하는 read(), write(), speak() 메서드를 모두 구현해야 합니다. 

익스텐션

익스텐션(Extension)은 스위프트의 강력한 기능 중 하나입니다.
익스텐션은 구조체, 클래스, 열거형, 프로토콜 타입에 새로운 기능을 추가할 수 있는 기능입니다.

기능을 추가하려는 타입의 구현된 소스 코드를 알지 못하거나 볼 수 없다 해도, 타입만 알고 있다면 그 타입의 기능을 확장할 수도 있습니다.
스위프트의 익스텐션이 타입에 추가할 수 있는 기능은 다음과 같습니다. 

• 연산 타입 프로퍼티 / 연산 인스턴스 프로퍼티 
• 타입 메서드 / 인스턴스 메서드
• 이니셜라이저
• 서브스크립트 
• 중첩 타입
• 특정 프로토콜을 준수할 수 있도록 기능 추가 

익스텐션은 타입에 새로운 기능을 추가할 수는 있지만, 기존에 존재하는 기능을 재정의할 수는 없습니다.

클래스의 상속과 익스텐션을 비교해보겠습니다.
이 둘은 비슷해보이지만 실제 성격은 많이 다릅니다. 

클래스의 상속은 클래스 타입에서만 가능하지만 익스텐션은 구조체, 클래스, 프로토콜 등에 적용이 가능합니다. 또 클래스의 상속은 특정 타입을 물려받아 하나의 새로운 타입을 정의하고 추가 기능을 구현하는 수직 확장이지만, 익스텐션은 기존의 타입에 기능을 추가하는 수평 확장입니다.
또, 상속을 받으면 기존 기능을 재정의할 수 있지만, 익스텐션은 재정의할 수 없다는 것도 큰 차이 중 하나입니다.

상황과 용도에 맞게 상속과 익스텐션을 선택하여 사용하면 됩니다. 

상속	익스텐션
확장	수직확장	수평확장
사용	클래스 타입에만 사용	클래스, 구조체, 프로토콜, 제네릭 등 모든 타입
재정의	재정의 가능	재정의 불가

익스텐션을 사용하는 대신 원래 타입을 정의한 소스에 기능을 추가하는 방법도 있겠지만, 외부 라이브러리나 프레임워크를 가져다 썼다면 원본 소스를 수정하지 못합니다.

이처럼 외부에서 가져온 타입에 내가 원하는 기능을 추가하고자 할 때 익스텐션을 사용합니다. 따로 상속을 받지 않아도 되며, 구조체와 열거형에도 기능을 추가할 수 있으므로 익스텐션은 매우 편리한 기능입니다. 

익스텐션은 모든 타입에 적용할 수 있습니다. 모든 타입이라 함은 구조체, 열거형, 클래스, 프로토콜, 제네릭 타입 등을 뜻합니다.
즉, 익스텐션을 통해 모든 타입에 연산 프로퍼티, 메서드, 이니셜라이저, 서브스크립트, 중첩 데이터 타입 등을 추가할 수 있습니다.

더불어 익스텐션은 프로토콜과 함께 사용하면 굉장히 강력한 기능을 선사합니다. 그 내용은 다음 포스팅인 프로토콜 지향 프로그래밍에서 조금 더 자세히 다루겠습니다. 

익스텐션 문법

익스텐션은 extension이라는 키워드를 사용하여 선언합니다. 

extension 확장할 타입 이름 {
    // 타입에 추가될 새로운 기능 구현
}

익스텐션은 기존에 존재하는 타입이 추가적으로 다른 프로토콜을 채택할 수 있도록 확장할 수도 있습니다. 이런 경우에는 클래스나 구조체에서 사용하던 것과 똑같은 방법으로 프로토콜 이름을 나열해줍니다. 

extension 확장할 타입 이름: 프로토콜1, 프로토콜2, 프로토콜3 {
    // 프로토콜 요구사항 구현
}

스위프트 라이브러리를 살펴보면 실제로 익스텐션이 굉장히 많이 사용되고 있음을 알 수 있습니다. Double 타입에는 수많은 프로퍼티와 메서드, 이니셜라이저가 정의되어 있으며 수많은 프로토콜을 채택하고 있을 것이라고 예상되지만, 실제로 Double 타입의 정의를 살펴보면 그 모든것이 다 정의되어 있지는 않습니다. 

그러면 Double 타입이 채택하고 준수해야 하는 수많은 프로토콜은 어디로 갔을까요? 어디에서 채택하고 어디에서 준수하도록 정의되어 있을까요?
당연히 답은 익스텐션입니다.
이처럼 스위프트 표준 라이브러리 타입의 기능은 대부분 익스텐션으로 구현되어 있습니다.

Double 외에도 다른 타입들의 정의와 익스텐션을 찾아보면 더 많은 예를 보실 수 있습니다. 꼭 한 번 찾아보세요! 

익스텐션으로 확장할 수 있는 항목 

익스텐션을 통해 추가할 수 있는 기능에는 연산 프로퍼티, 메서드, 이니셜라이저, 서브스크립트, 중첩 데이터 타입 등이 있습니다.

연산 프로퍼티 추가

extension Int {
    var isEven: Bool {
        return self % 2 == 0
    }
    var isOdd: Bool {
        return self % 2 == 1
    }
}

print(1.isEven) // false
print(2.isEven) // true
print(1.isOdd)  // true
print(2.isOdd)  // false

var number: Int = 3
print(number.isEven) // false
print(number.isOdd) // true

number = 2
print(number.isEven) // true
print(number.isOdd) // false

위 코드의 익스텐션은 Int 타입에 두 개의 연산 프로퍼티를 추가한 것입니다. Int 타입의 인스턴스가 홀수인지 짝수인지 판별하여 Bool 타입으로 알려주는 연산 프로퍼티입니다. 익스텐션으로 Int 타입에 추가해준 연산 프로퍼티는 Int 타입의 어떤 인스턴스에도 사용이 가능합니다. 위의 코드처럼 인스턴스 연산 프로퍼티를 추가할 수도 있으며, static 키워드를 사용하여 타입 연산 프로퍼티도 추가할 수 있습니다. 

메서드 추가

익스텐션을 통해 타입에 메서드를 추가할 수 있습니다.

extension Int {
    func multiply(by n: Int) -> Int {
        return self * n
    }
}
print(3.multiply(by: 2))  // 6
print(4.multiply(by: 5))  // 20

var number: Int = 3
print(number.multiply(by: 2))   // 6
print(number.multiply(by: 3))   // 9

위 코드의 익스텐션을 통해 Int 타입에 인스턴스 메서드인 multiply(by:) 메서드를 추가했습니다.
여러 기능을 여러 익스텐션 블록으로 나눠서 구현해도 전혀 문제가 없습니다. 관련된 기능별로 하나의 익스텐션 블록에 묶어주는 것도 좋습니다.

이니셜라이저 추가

인스턴스를 초기화(이니셜라이즈)할 때 인스턴스 초기화에 필요한 다양한 데이터를 전달받을 수 있도록 여러 종류의 이니셜라이저를 만들 수 있습니다.
타입의 정의부에 이니셜라이저를 추가하지 않더라도 익스텐션을 통해 이니셜라이저를 추가할 수 있습니다. 
익스텐션으로 클래스 타입에 편의 이니셜라이저는 추가할 수 있지만, 지정 이니셜라이저는 추가할 수 없습니다. 지정 이니셜라이저와 디이니셜라이저는 반드시 클래스 타입의 구현부에 위치해야 합니다(값 타입은 상관없습니다). 

extension String {

    subscript(appendValue: String) -> String {
        return self + appendValue
    }

    subscript(repeatCount: UInt) -> String {
        var str: String = ""
        for _ in 0..<repeatCount {
            str += self
        }
        return str
    }
}

print("abc"["def"]) // "abcdef" 
print("abc"[3]) // "abcabcabc" 

이번엔 스위프트의 프로토콜과 익스텐션 대해 알아봤습니다.

다음 포스팅에서는 프로토콜 지향 프로그래밍(Protocol Oriented Programming, POP)에 대해 알아보겠습니다. 

다음 번에 또 뵈어요~ 고맙습니다 😀

본 글의 일부내용은 필자의 저서 [스위프트 프로그래밍](2017, 한빛미디어)(http://www.hanbit.co.kr/store/books/look.php?p_code=B5682208459)에서 요약, 발췌하였음을 알립니다.

스위프트의 문법에 대해 더 알아보고 싶다면 애플의 Swift Language Guide[https://developer.apple.com/library/content/documentation/Swift/Conceptual/Swift_Programming_Language/TheBasics.html]를 참고해도 많은 도움이 됩니다.

by yagom

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