[Swift] 공식 문서 정리 (8) - Enumerations (열거형)

안녕하세요, 감자입니다. 오늘은 enumerations에 대해서 정리해보았습니다. swift 개발자 단톡방에서 마침 어떤분이 enum에 대해서 실무에서 많이 쓰이는지 여쭤봤는데요.. (나이스 타이밍)

실무에서도 굉장히 많이 쓰인다고 합니다. 실무에서 어떻게 쓰이는지는 다시다시! 공부해보면서 살펴봐야겠지만, 그리고 경험해봐야겠지만 swift의 enum은 다른 언어에 비해 강력한 점이 많다보니 실무에서 필수적이라고 하네요. 여러 상태를 나타내야할 때나, 뭐 가독성부분에서도 큰 역할을 한다고 합니다. 실무를 경험하기 전에 enum에 대한 사용방법에 대해서 잘 알아보고 공부해야겠다고 느꼈습니다.ㅎㅎ (뉴비와 고수의 차이는 enum을 얼마나 잘쓰냐로 갈린다고도 합니다 하하하핫) 

스위프트 스터디를 하면서 스터디원분이 아래 영상을 찾아주었습니다. enumeration을 공부하기 전에, 해당 영상을 보면서 왜 실무에서 enum을 써야하는지에 대한 이유와 enum이 어떻게 사용되는지에 대한 기능에 대해서 알아볼 수 있을 것입니다.

https://www.youtube.com/watch?v=CdBL7m1AeII 

 

그럼 시작합니다.

swift document chap.08 enumerations (열거형)

Enumerations — The Swift Programming Language (Swift 5.6)

 

Enumerations

열거형은 연관성이 있는 값들을 모아 놓은 것을 말한다. C언어에서의 열거형과 비슷하게 열거형 속 각각의 값에 Int타입 값을 줄 수 있다. swift에서의 열거형은 좀 더 융통성이 있어서 열거의 각 경우에 값을 꼭 제공할 필요는 없다. raw value라고 알려진 각 켸이스의 값은 String, Character, Int, Float, Double 등 일 수 있다.

Swift의 열거형은 일급객체이다. 클래스와 비슷하게 프로퍼티를 계산하고 추가적인 정보를 처리하고 관련된 기능을 제공하는 인스턴스 메서드를 제공한다. 생성자를 정의할 수도 있고 원래 구현된 기능 이상의 것을 추가할 수 있도록 확장 기능도 제공한다. 프로토콜을 채택해서 표준 기능을 사용할 수 도 있다.

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Enumeration Syntax

열거형을 선언하기 위해서는 enum 키워드를 사용한다. 열거형의 기본 형태는 다음과 같다.

enum SomeEnumeration {
  // 열거체 정의는 여기에 둠
}

열거형을 선언해보자.

enum CompassPoint {
  case north
  case south
  case east
  case west
}

//한 줄로 작성하는 것도 가능하다.
enum Planet {
  case mercury, venus, earth, mars, jupiter, saturn uranus, neptune
}

위 코드에서 보이는 north, south, east, west 가 enumeration case (열거 케이스) 이다. 더 추가하고 싶다면 case 키워드를 사용해서 추가할 수 있다.

그리고 north, south, east, west 값은 암시적으로 0, 1, 2,,, 과 같지않다. 열거 case들은 그 자체로 값이고 명시적으로 정의한 CompassPoint라는 타입을 가진다.

각각의 열거형은 새로운 타입을 정의한다. 열거형을 만들게 되면 하나의 새로운 타입처럼 사용할 수 있다. 그래서 열거형은 Swift 의 이름 규칙에 따라 이름을 꼭 대문자로 시작해야한다. 그리고 대부분 복수형 보다는 단수형으로 이름을 부여한다.

 

▶ 열거형 하나의 case 에 접근

아래 코드처럼 CompassPoint 열거형의 하나의 값에 접근 가능하다. 그리고 초기화를 할때는 directionToHead 타입을 자동으로 추론하기 때문에 한번 선언 이후 초기화를 할 때는 짧은 점 구문으로 설정가능하다.

//접근하여 변수 정의
var directionToHead = CompassPoint.west

//초기화
directionToHead = .east

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Matching Enumeration Values With a Switch Statement

열거형은 switch 구문과 함께 쓰면 다양하게 활용 가능하다.

directionToHead = .south
switch directionToHead {
case .north:
  print("Lots of planets have a north")
case .south:
  print("Watch out for penguins")
case .east:
  print("Where the sun rises")
case .west:
  print("Where the skies are blue")
}

위 코드를 보면 directionToHead 는 열거형 케이스 값을 가지고 있다. switch 구문의 케이스가 CompassPoint 열거형 케이스를 모두 포함하고 있기 때문에 default 구문은 작성하지 않아도 된다. 만약 하나를 빼고 작성하려면 default 구문은 필요하다.

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Iterating over Enumeration Cases

열거형에서는 사용할 때 열거형의 모든 케이스에 접근할 수 있도록 하는 기능을 제공한다. 하지만 기본적인 제공은 아니고, CaseIterable 이라는 프로토콜을 사용해야 이 기능을 사용 가능하다.

/*--------Array로 반환되는 allCases--------------*/
enum Beverage: CaseIterable {
  case coffee, tea, juice
}
let numberOfChoices = Beverage.allCases.count
print("\\(numberOfChoices) beverages available")
// "3 beverages available" 를 인쇄함

/*--------for-in 구문을 통해 접근하기--------------*/
for beverage in Beverage.allCases {
  print(beverage)
}
// coffee
// tea
// juice

위 코드에서는 Beverage.allcases 라고 작성하여 Beverage의 모든 case에 접근할 수 있다. allCases 프로퍼티를 사용하면 case들이 Array형태로 반환된다. 그렇기 때문에 위 코드에서 count 프로퍼티를 사용하여 반환된 Array의 개수를 구했다.

또한 for-in 구문을 사용해서 모든 case에 접근할 수도 있다.

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Associated Values

지금까지의 예시는 모두 열거형 케이스가 명시적으로 정의되는 것에 대해 설명했다. 이렇게 정의된 열거형을 상수나 변수에 Planet.earth 와 같이 저장하고 나중에 이 값을 확인했다. 하지만 가끔은 다른 타입의 값과 열거형 케이스 값을 함께 저장하고 싶을 때가 있을 것이다. 이렇게 열거형의 케이스와 저장되는 다른 값을 Associated values 라고 한다.

예를들어 재고를 관리하는 시스템이 서로 다른 두 바코드를 관리한다고 생각해보자. 일부 제품은 1D 바코드라서 0-9까지의 숫자를 사용하고, 어떤 제품은 QR 코드를 사용하여 2D 바코드를 사용한다면 최대 2953길이의 문자열을 가지고 있다고 친다면 어떻게 관리할 것인가.

이와 같이 두가지 타입의 한가지 케이스에 저장하고 싶다면 아래와 같이 정의할 수 있다.

enum Barcode {
  case upc(Int, Int, Int, Int)
  case qrCode(String)
}

이처럼 upc 바코드 케이스는 Int 타입을 4개 가진 튜플 형태로, Qrcode 케이스는 string타입으로 케이스를 나눠줄 수 있다. 이렇게 열거형을 만들어준 뒤 아래처럼 값을 할당해줄 수 있다.

var productBarcode = Barcode.upc(8, 85909, 51226, 3)

/*----- 초기화 -------*/
productBarcode = .qrCode( "ABCDEFGHIJKLMNOP")

그리고 아래 코드와 같이 switch 구문과 함께 사용해서 해당 값에 있는 값을 추출할 수 있다. 또 이런 여러 값들이 모여있는 Associated Value 를 위해 값들마다 변수 혹은 상수로 정해 이름을 붙여 사용할 수도 있다.

switch productBarcode {
case .upc(let numberSystem, let manufacturer, let product, let check):
  print("UPC: \\(numberSystem), \\(manufacturer), \\(product), \\(check).")
case .qrCode(let productCode):
  print("QR code: \\(productCode).")
}
// "QR code: ABCDEFGHIJKLMNOP." 를 인쇄함

/*------ let 을 하나만 둘 수 있다. ------*/
/*------ 위와 동일한 코드 내용 임 ------*/
switch productBarcode {
case let .upc(numberSystem, manufacturer, product, check):
  print("UPC : \\(numberSystem), \\(manufacturer), \\(product), \\(check).")
case let .qrCode(productCode):
  print("QR code: \\(productCode).")
}

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Raw Values

Associated values 은 열거형 타입이 여러 타입으로 이루어지는 값을 저장하는 방법이었다면, Raw Values는 기본값으로 미리 선언해 둘 수 있는 타입이다.

enum ASCIIControlCharacter: Character {
  case tab = "\\t"
  case lineFeed = "\\n"
  case carriageReturn = "\\r"
}

위 코드에서는 ASCIIControlCharacter 라는 열거형의 Raw 값을 Character 값으로 정의했다. 이 외에도 Raw Values는 Int, Float, Double, String 타입이 될 수 있다. 하지만 각각의 케이스 마다 Raw Value는 고유한 값이어야 한다.

Associated Values와의 차이점

Raw value 는 열거형을 처음 정의할 때 미리 채워진 값으로 값을 설정하는 것

Associated value는 타입만 정해주고 나중에 값을 채우는 것

즉, Raw value는 새로운 인스턴스가 모두 같은값을 가지지만, Associated value는 변할 수 있다.

Implicitly Assigned Raw Values (암시적으로 할당하는 raw value)

정수나 문자열 원시 값을 저장한 열거형을 작업할 때는, 각 case 의 원시 값을 명시적으로 할당하지 않아도 된다. 물론 선언하면 그 값이 해당 case의 Raw Value가 되겠지만, 선언하지 않으면 Swift가 알아서 값을 할당하게 된다.

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

let earthsOrder = Planet.earth.rawValue
// earthsOrder is 3

위 코드에서는 Planet.mercury 는 1 이라는 명시적인 값을 갖는다. 하지만 그 이후는 작성하지 않았는데, 알아서 Swfit가 2, 3, 4, 5, ... 값을 할당해준다.

원시값으로 문자열을 사용할때는, 그 case 이름에 있는 문장이 각 case 의 암시적인 값이다. 아래 열거형 예시를 보자.

enum CompassPoint: String {
  case north, south, east, west
}

let sunsetDirection = CompassPoint.west.rawValue
// sunsetDirection is "west"

위 코드처럼 아무것도 선언해주지 않으면 Case의 이름이 String 타입으로 Raw Value 가 된다.

 

Initializing from a Raw Value

열거형의 새로운 인스턴스를 생성할 때, 변수나 상수에 rawValue라는 매개변수로 초기화할 수 있는데 이렇게 되면 반환값으로 해당 Raw Value가 존재하면 해당 case의 값이 나오고, 존재하지 않는 Raw Value라면 nil 이 반환된다. 즉, 옵셔널 타입으로 반환이 된다는 것이다.

let possiblePlanet = Planet(rawValue: 7)
// possiblePlanet 은 Planet? 타입이고 Planet.uranus 와 같음

위와 같이 값이 있다면 다행이지만, 없는 경우 nil 이 반환되기 때문에 이는 실패할 수도 있는 초기화 방법이다. (값이 없다면 에러) 따라서 if let 구문을 이용한 옵셔널 바인딩을 사용하여 안전하게 추출해야한다.

let positionToFind = 11
if let somePlanet = Planet(rawValue: positionToFind) {
  switch somePlanet {
  case .earth:
    print("Mostly harmless")
  default:
    print("Not a safe place for humans")
  }
} else {
  print("There isn't a planet at position \\(positionToFind)")
}
// "There isn't a planet at position 11" 를 인쇄함

위 코드에서 11먼째 행성을 찾으려고 하면 Raw Value 는 없기 때문에 if let 구문에서 else 부분이 수행되었다. (nil을 반환할 것이다)

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Recursive Enumerations

재귀 열거형은 어떤 열거형의 케이스에 Associated Value의 타입으로 자신의 열거형 타입이 들어간 경우를 말한다. 이렇게 자신의 열거형 타입을 사용하게 되면 해당 케이스 앞에 indirect라는 키워드를 사용해야한다.

enum ArithmeticExpression {
  case number(Int)
  indirect case addition(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
  indirect case multiplication(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
}

위코드처럼 여러번 쓰기 귀찮다면 아래와 같이 제일 처음에 한 번만 써줘도 된다.

indirect enum ArithmeticExpression {
  case number(Int)
  case addition(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
  case multiplication(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
}

위 예제에서는 addition, multiplication 케이스에서 recursive enumeration이 사용됐고, 해당 케이스에서는 associated value타입으로 자신의 열거형 타입을 가지고 있다.

아래 코드는 (5 + 4) * 2 를 생성하고 있는 재귀열거형인 ArithmeticExpression 을 작성해 보았다. 재귀 열거형은 이렇게 사용할 수 있다.

let five = ArithmeticExpression.number(5)
let four = ArithmeticExpression.number(4)
let sum = ArithmeticExpression.addition(five, four)
let product = ArithmeticExpression.multiplication(sum, ArithmeticExpression.number(2))

재귀열거형은 실제 재귀 함수에서도 사용 가능하다. 아래 예시는 산술 표현식을 평가하는 함수이다.

func evaluate(_ expression: ArithmeticExpression) -> Int {
  switch expression {
  case let .number(value):
    return value
  case let .addition(left, right):
    return evaluate(left) + evaluate(right)
  case let .multiplication(left, right):
    return evaluate(left) * evaluate(right)
  }
}

print(evaluate(product))
// "18" 를 인쇄함