Swift Type Casting

다른 객체지향 언어에서 제공하는 Type Casting이 Swift에서는 어떻게 다루어지는지 확실하게 정리하고 넘어가겠습니다. is, as, as?, as! 키워드에 관해서 정의와 차이점등을 중점적으로 정리하도록 하겠습니다.

Type Casting

TypeCasting의 정의는 인스턴스의 타입을 확인하거나, 인스턴스의 타입을 Super Class또는 Sub Calss 타입처럼 다루기 위해 사용된다.

Swfit에서 타입 캐스팅은 is 와 as 연산자로 구현할 수 있고, 이 두 연산자의 값의 타입을 확인하거나, 값을 다른 타입으로 변환하는 간단하고 Swift만의 표현적인 방법을 제공한다.

인스턴스 타입 Checking : is

is 키워드를 사용하면 인스턴스의 Sub Class 인지 아닌지 판단 할 수 있게 제공한다. 만약 해당 Sub Class의 인스턴스면 true를 반환하고 아니면 false를 반환한다.

SuperClass : Person

class Person {

	var name: String
   	
    init(name: String) {
    	self.name = name
    }
}    	

• is를 사용하여 타입 체크

var gaki = Person(name: "Gaki")

if gaki is Person {
    print(true)		// true
}    

위와 같이 is의 경우 gaki라는 인스턴스가 Person의 인스턴스인가를 판단할 때 쓸 수 있다. 마찬가지로 Sub Class의 인스턴스에도 적용이 되는지 확인해보겠습니다.

SuperClass : MediaItem

class MediaItem {

    var name: String
    
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

SubClass : Movie, Song

class Movie: MediaItem {

    var director: String
    
    init(name: String, director: String) {
        self.director = director
        super.init(name: name)
    }
}

class Song: MediaItem {

    var artist: String
    
    init(name: String, artist: String) {
        self.artist = artist
        super.init(name: name)
    }
}

위와 같이 구조로 이루어진 상태에서 is를 사용하여 하위 클래스에 대한 동작이 어떻게 이루어지는 확인해보겠습니다.

SuperClass Type Array: library

let library = [

    Movie(name: "어벤져스: 엔드게임", director: "안소니 루소"),
    
    Song(name: "Viva La Vida", artist: "콜드플레이"),
    
    Movie(name: "스파이더맨: 파프롬홈", director: "존 왓츠"),
    
    Movie(name: "기생충", director: "봉준호"),
    
]
var movieCount = 0

var songCount = 0

for item in library {
    if item is Movie {
        movieCount += 1

    } else if item is Song {
        songCount += 1
    }
}
print("Media library: \(movieCount)개의 영화와  \(songCount)개의 노래가 존재")

library배열에서 is를 통해 Movie와 Song 타입의 인스턴스르 발견할 시 갯수를 늘려보는 예제이다. 여기서 궁금한 점은 직접 item을 Movie나 Song 타입의 인스턴스로 접근 할 수는 없는가이다. 여기서 Movie 클래스의 director를 접근해보면 아래와 같은 에러가 발생한다.

위와 같이 직접 SubClass의 인스턴스를 참조하여 프로퍼티나 접근하고 싶을때는 as를 통한 Downcasting이 필요하다.

DownCasting

특정 클래스 타입의 상수나 변수는 하위 클래스의 인스턴스를 참조할 수 있다. 위와 같이 library 배열에서 sub class의Movie나 Song 클래스 인스턴스에 직접 접근을 할 수 있게 해준다. 이 경우 타입 캐스트 연산자 as? 또는 as! 를 사용하여 다운캐스팅을 진행할 수 있다.

DownCasting 연산자의 두가지 형태

다운캐스팅은 실패할 가능성이 있기때문에, 타입 캐스트 연산자는 아래와 같이 두가지 형태로 제공한다.

• as? : 조건부 형식으로 다운캐스팅 하려는 타입의 Optional 값을 반환한다.
• as! : 강제 형식으로 강제 언래핑을 통해 값을 반환한다.
  
  

다운캐스팅이 정말 명확할때(ex tableView나 collectionView의 cell에 대하여 dequeuereusablecell을 사용하여 Cell값을 가져올 때 보통 강제 언래핑을 통하여 가져온다. 하지만 이 방법도 코드가 길어지고 많은 view나 controller가 존재하게되면 좋지 않게 되므로 가급적이면 as?를 통해 처리해주는 것을 지향해야한다.

DownCasting을 통해 SubClass 인스턴스 접근

for item in library {

    if let movie = item as? Movie {
        print("Movie: \(movie.name), dir. \(movie.director)")
    } else if let song = item as? Song {
        print("Song: \(song.name), by \(song.artist)")
   }
}

/*
Movie: 어벤져스: 엔드게임, dir. 안소니 루소
Song: Viva La Vida, by 콜드플레이
Movie: 스파이더맨: 파프롬홈, dir. 존 왓츠
Movie: 기생충, dir. 봉준호
 */

주의: as? 의 경우 Optional값의 인스턴스를 반환하기 때문에 반드시 guard-let 이나 if-let 구문을 사용하여 옵셔널 바인딩을 통해 값을 추출 해야한다.

위와 같이 if-let구문에서 as?를 통한 조건부 형식으로 다운 캐스팅을 통해 Movie 타입으로 캐스팅이 되면 Optional 값으로 movie상수는 Movie 클래스의 인스턴스로써 사용할 수 있다. Song도 마찬가지다.

Type Casting for Any and AnyObject

Any와 AnyObect 타입에서는 타입캐스팅이 어떻게 이루어지는지 다루어 보겠습니다. 우선 Any와 AnyObject에 관해서 간략하게 설명을 하겠습니다.

Swift에서는 특정하지 않은 타입에 대해 동작하도록 타입을 두가지 제공합니다.

위의 다이어그램에서 확인할 수 있듯이 Any가 조금 더 큰 범주에 속하고 그 속에 AnyObject가 있는 것을 확인 할 수 있습니다.

Any: 함수타입을 포함하여 모든 타입의 인스턴스를 나타낸다.

• String과 Int 형이 공존하는 배열을 Any로 선언

var anyArr: [Any] = [1, 2, "3", "4"]
// or
var anyArr : Array<Any> = [1, 2, "3", "4"]

위와 같이 Any 타입으로 선언한 배열은 String 도 들어올 수 있고 Int형도 들어 올 수 있습니다. 뿐만 아니라 아래와 같이 Bool값, Double 형 도 들어 올 수 있습니다.

var anyArr : [Any] = [1, "two", true, 4.0] 

가능한 이유?: Any의 경우 모든 타입의 인스턴스를 포괄할 수 있습니다. 정확하게는 구조체로 구현된 값 타입은 모두 들어 올 수있고 String, Int, Double, Float, Bool 등 모두 구조체로 구현이 되어있기 때문에 가능합니다.

• 구조체로 선언 되어있는 String, Int(그 외 다른 기본자료형도 마찬가지)

AnyObject: 모든 클래스 타입의 인스턴스를 나타낸다.

공식문서에 언급 되어있는데 AnyObject는 프로토콜 입니다. 이 AnyObject 프로토콜은 모든 클래스가 암시적으로 conform(준수) 하는 프로토콜이다라고 정의가 되어있습니다.

결론 : AnyObject는 클래스, 클래스 타입 또는 클래스 전용 프로토콜(protocol : class) 의 인스턴스에 대한 구체적인 타입으로 사용될 수 있습니다. 즉 클래스 타입이 아니면 사용할 수 없습니다.

class Aclass{ }

class Bclass{ }

var anyObjectArr : [AnyObject] = [Aclass(), Bclass()]

위의 예제 처럼 Aclass 와 Bclass 타입을 갖는 anyObjectArr가 생성이 됩니다. 아래와 같이 AnyObject형의 배열에는 구조체형의 Int, Double, String.. 등의 기본 자료구조형을 넣을 수 가 없는 이유가 바로 이와같이 클래스 타입만을 가지기 때문입니다.

var anyObjectArr : [AnyObject] = [1, "two", true, 4.0]

// error 발생

error: value of type ‘Int’ does not conform to expected element type ‘AnyObject’

위와 같이 AnyOject에 준수하지 않는다고 에러가 발생하고 아래와 같이 수정을 해주어야 비로소 에러가 사라지게 됩니다.

var anyObjectArr : [AnyObject] = [1 as AnyObject, "two" as AnyObject, true as AnyObject, 4.0 as AnyObject]

다시 본론으로 돌아와서 Any타입이 경우에는 함수(클로저 포함)뿐만 아니라 모든 타입의 인스턴스를 넣을 수 있기 때문에 아래와 같이 기본 자료형, Movie라는 클래스타입, 클로저도 함수이기 때문에 함수도 넣을 수 있습니다.

var groups = [Any]()
groups.append(1.0)
groups.append(1)
groups.append("string")
groups.append((3.0, 5.0))
groups.append(Movie(name: "조커", director: "토드 필립스"))
groups.append({ (name: String) -> String in "hello my name is \(name)"})

for item in groups {
    switch item {
    case let anInt as Int:
        print("\(anInt) is an int")
    case let aDouble as Double:
        print("\(aDouble) is a double")
    case let aString as String:
        print("\(aString) is a string")
    case let (x, y) as (Double, Double) :
        print("x좌표 : \(x), y좌표: \(y)")
    case let movie as Movie:
        print("영화정보 입력> 제목 : \(movie.name), 감독 : \(movie.director)")
    case let introduceClosure as (String) -> String :
        print(introduceClosure("Gaki"))
    default:
        print("so on")
    }
}

/* 출력
1.0 is a double

1 is an int

string is a string

x좌표 : 3.0, y좌표: 5.0

영화정보 입력> 제목 : 조커, 감독 : 토드 필립스

hello my name is Gaki
*/

위에서 as를 패턴매칭(switch)에서만 사용한 것을 볼 수 있습니다. 궁금증이 드는데 위에서 다운캐스팅 때에는as?와 as!를 사용했지만 switch 구문에서나 Upcasting 에서는 as 를 사용한 것을 볼 수 있습니다. 이는 as와 as?, as!가 실행 시간에서 차이가 있습니다.

as와 as! as? 의 차이점

우선 본론부터 말씀드리면 as는 컴파일 시간에 실행이 되고 as?, as!는 런타임 시간에 실행이 됩니다.

• 컴파일 타임 : 소스코드(swift파일)을 작성하고 compile이라는 과정을 통해 기계어코드로 변환 되어 실행 가능한 프로그램이 되게 만드는 편집 과정

• 런타임 : 컴파일 과정을 마친 프로그램이 사용자에 의해 실행되어 지고 응용프로그램이 동작될때의 시간

실행 순서로 판단하면 컴파일 다음 런타임이 진행 된다는 것을 확인 할 수 있습니다. 앞서 말씀드렸듯이 as의 경우 컴파일 시간에 실행이 되어 캐스팅이 되는지 안되는지 판단을 우선 합니다. 아래와 같이 컴파일러가 항상 성공할 것이라는것을 알게되면 다운캐스팅에서도 as를 사용할 수 있습니다.

• 다운캐스팅에서 as 사용

let favoritMovie: Movie = marvelMovie as Movie

컴파일러는 항상 성공한다는 것을 알게 되고 즉 캐스팅 하려는 타입이 같은 타입이거나 부모 클래스 타입이라는 것을 알때 위와 같이 다운 캐스팅에서도 as 를 사용하여도 문제가 되지 않습니다.

참고 : 타입캐스팅의 의미
캐스팅은 실제로 인스턴스를 수정하거나 값을 변경하는 작업이 아니어서 그 인스턴스는 메모리에 똑같이 남아있다. 다만 컴퓨터에게 “내가 이 인스턴스를 사용할 때는 앞으로 이런 타입으로 접근할꺼야”라고 힌트를 주는 것 뿐이다. - 야곰 Swift프로그래밍 -

Reference

• Zedd iOS - TypeCasting
• Type casting in swift : difference between is, as, as?, as!
• 야곰의 Swift Programming 개정판
• Apple Developer