[Swift] 공식 문서 정리 (17) Error Handling (에러 처리 방법 4가지, do-catch, throws 구문)

안녕하세요, 감자입니다. 오늘은 에러를 핸들링하는 방법에 대해서 알아보도록 할게요. swift 공식문서 17번째 챕터에요! 일주일에 약3~5개씩 꾸준히 정리하다보니 벌써 17개를 했네요 ㅎㅎ 하면서 모든 개념이 완벽하게 잡히진 않았지만, 하나하나 모르던 부분을 알게되고 놓쳤던 부분도 다시 보게되는 것 같아요. 

기본적으로 3회독정도 하면, 면접 대비까지 되겟죠?! ㅎㅎㅎㅎ 화이팅입니다 모두!

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Error Handling — The Swift Programming Language (Swift 5.6)

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Error Handling

프로그램 실행 시 에러가 발생하면 그 상황에 대해 적절한 처리가 필요한데, 이런 처리를 “Error handling”이라고 한다.

Swift에서는 런타임 에러가 발생하면, 에러를 처리하기 위해 에러의 발생 (throwing) , 감지(catching), 전파(propagating), 조작(mainpulating)을 지원하는 일급 클래스를 제공한다.

어떤 명령은 완전히 실행되는 것이 보장되지 않는 경우, 옵셔널을 사용하여 에러가 발생해 값이 없다고 nil 로 표시할 수 있다. 하지만 어떤 종류의 에러가 발생했는지는 알 수 없다. 이럴때는 구체적으로 발생한 에러를 확인할 수 있어야 코드를 작성하는 사람이 에러에 경우에 따른 적절한 처리를 할 수 있다.

Swift에서 에러처리는 Cocoa의 NSError 클래스와 상호호환 되는 에러 핸들링 패턴을 사용한다.

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에러의 표시와 발생

Swift에서 에러는 Error 프로토콜을 따르는 타입의 값으로 표현된다. 비어있는 이 프로토콜은 프로토콜을 따르는 타입이 에러처리를 위해 사용 될 수 있다는 것을 가르킨다.

Swift의 열거형은 특별히 이런 관련된 에러를 Grouping 하고 추가적인 정보를 제공하기에 적합하다.

enum VendingMachineError: Error {
     case invalidSelection
     case insufficientFunds(coinsNeeded: Int)
     case outOfStock
}

에러를 발생시킴으로써 무언가 기대하지 않았던 동작이 발생했고, 작업을 계속 수행할 수 없다는 것을 알려줄 수 있다. 에러를 발생시키기 위해 throw 구문을 사용할 수 있다.

다음 코드는 판매기기에서 5개의 코인이 더 필요하다는 에러를 발생시킨다.

throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

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에러 처리

에러가 발생하면 특정 코드영역이 해당 에러를 처리하게 해야한다. 문제를 해결하거나, 우회할 수 있는 방법을 시도하거나, 아니면 사용자에게 실패 상황을 알리는 것이 에러 처리의 방식이 될 수 있다.

Swift에서는 4가지 에러를 처리하는 방버이 있다.

1. Error propagation (에러를 전파) (에러가 발생한 함수에서 리턴값으로 에러를 반환하여 해당 함수를 호출한 코드에서 에러를 처리하도록 하는 방법)
2. do-catch 구문을 사용하는 방법
3. 옵셔널 값을 반환하는 방법
4. 오류가 발생하지 않을 것이라고 정의하는 방법 (assert 를 사용하여 강제로 크래쉬를 발생시키는 방법)

함수에서 오류가 발생하면 프로그램의 흐름이 변경되기 때문에 코드에서 오류가 발생할 수 있는 위치를 빠르게 식별할 수 있어야 한다. 코드에서 이러한 오류를 식별하려면, try, try?, try! 키워드를 사용하면 된다.

 

1. Throw 구문을 사용해서 에러를 전파하기 (propagating)

어떤 함수, 메서드, 생성자가 에러를 발생시킬 수 있다는 것을 위해서 throw 키워드를 함수 선언부의 파라미터 뒤에 붙일 수 있다. throw 키워드로 표시된 함수를 throwing func 라고 부른다.만약 함수가 리턴값을 명시했다면, throw 키워드는 리턴값 표시 기호 -> 전에 적는다.

func canThrowErrors() throws -> String

func cannotThrowErrors() -> String

throwing function은 함수 내부에서 에러를 만들어서 함수가 호출한 곳으로 전달한다. throwing 함수만 에러를 전달할 수 있다. 그러므로 throwing 함수가 아닌 함수에서는 에러를 내부에서 처리해야한다.

struct Item {
    var price: Int
    var count: Int
}

class VendingMachine {
    var inventory = [
        "Candy Bar": Item(price: 12, count: 7),
        "Chips": Item(price: 10, count: 4),
        "Pretzels": Item(price: 7, count: 11)
    ]
    var coinsDeposited = 0

    func vend(itemNamed name: String) throws {
        guard let item = inventory[name] else {
            throw VendingMachineError.invalidSelection
        }

        guard item.count > 0 else {
            throw VendingMachineError.outOfStock
        }

        guard item.price <= coinsDeposited else {
            throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: item.price - coinsDeposited)
        }

        coinsDeposited -= item.price

        var newItem = item
        newItem.count -= 1
        inventory[name] = newItem

        print("Dispensing \\(name)")
    }
}

위 코드는 VendingMachine 클래스에서 발생할 수 있는 오류를 처리하기 위한 vend(itemNamed name: ) 메서드를 가진다.

해당 메서드에서는 guard 문을 활용하여 snack을 구매하는 과정에서 에러가 발생하면 함수에서 에러를 발생시키고 빠르게 함수를 탈출 할 수 있도록 한다 (early exit).

vend(itemNamed: ) 메서드는 에러를 발생시키기 때문에 이 메서드를 호출하는 메서드는 반드시 do-catch, try?, try! 구문을 사용하여 에러를 처리해야한다.

let favoriteSnacks = [
    "Alice": "Chips",
    "Bob": "Licorice",
    "Eve": "Pretzels",
]

// buyFavoriteSnack함수는 주어진 사람의 가장 좋아하는 스낵이 무엇인지 확인하고 
// 그것을 vend 메서드를 호출하여 구매를 시도하는 동작을 수행
func buyFavoriteSnack(person: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
     let snackName = favoriteSnacks[person] ?? "Candy Bar"
     try vendingMachine.vend(itemNamed: snackName)
}

buyFavoriteSnack(person:vendingMaching: ) 함수에서 vendingMachine 인스턴스의 vend(itemNamed: ) 메서드에서 에러가 발생하면 이 에러는 buyFavoriteSnack 함수의 내부에 전파된다. 따라서 이 함수에서 해당 메서드를 사용하려면 try 키워드를 함께 사용해줘야한다. 그렇게 되면 오류 발생 시 buyFavoriteSnack 함수에서 오류가 전파된다.

struct PurchasedSnack {
    let name: String
    init(name: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: name)
        self.name = name
    }
}

Throwing 생성자는 함수에서 오류를 발생하는 것과 같은 방식으로 오류를 전파할 수 있다. 예를들어 위의 코드에서 PurchaseSnack 구조체의 생성자는 초기화 프로세스의 일부로 throwing 함수를 호출하게 되는데 만약 오류가 발생한다면 해당 오류를 호출자에게 전파하여 처리할 수 있게 한다.

 

2. Do-catch 구문을 이용해서 에러를 처리하기

do-catch 를 이용하여 에러를 처리할 수 있다. 만약 에러가 do 구문 안에서 발생한다면, 발생하는 에러의 종류를 catch 구문으로 구분하여 처리하는 것이다.

do {
    try expression
    statements
} catch pattern 1 {
    statements
} catch pattern 2 where condition {
    statements
} catch {
    statements
}

catch 구문 뒤에 어떤 에러인지 적고 그것을 어떻게 처리할 것인지 명시할 수 있다. 만약 catch 구문뒤에 에러 종류를 명시하지 않으면 발생하는 모든 에러를 지역상수인 error 로 바인딩한다.

 

다음 코드는 VendingMachineError 열거형의 모든 세가지 에러 종류에 대해 처리하는 코드이다.

var vendingMachine = VendingMachine()
vendingMachine.coinsDeposited = 8
do {
    try buyFavoriteSnack(person: "Alice", vendingMachine: vendingMachine)
    print("Success! Yum.")
} catch VendingMachineError.invalidSelection {
    print("Invalid Selection.")
} catch VendingMachineError.outOfStock {
    print("Out of Stock.")
} catch VendingMachineError.insufficientFunds(let coinsNeeded) {
    print("Insufficient funds. Please insert an additional \\(coinsNeeded) coins.")
} catch {
    print("Unexpected error: \\(error).")
}
// Prints "Insufficient funds. Please insert an additional 2 coins."

위 예제에서 buyFavoriteSnack(person: vendingMachine: ) 함수는 try 표현안에서 호출된다. 왜냐하면 이 함수가 에러를 발생시킬 수 있기 때문에 에러가 발생하자마자 catch 구문에 전달해 적절한 처리를 할 수 있게 하기 위해서다. 만약 발생한 에러 종류를 처리하는 catch구문이 없다면, 에러는 마지막 catch 구문에 걸리게 되어 지역 상수 error 로 처리할 수 있다.

위의 코드에서 사용된 buyFavoriteSnack 함수는 아까 정의할 때 오류를 발생할 수 있는 함수로 정의했기 때문에 try와 함께 사용되어야 한다. 만약 오류가 발생하지 않는다면 그냥 실행되지만 오류가 발생하게 되면 어떤 오류가 발생했는지에 따라 catch 절이 선택된다. catch 절에서 do 절에서 발생 가능한 모든 오류를 처리할 필요는 없고 전파만 해도 된다. 하지만 결국 전파된 오류는 또 언젠가는 처리되어야 한다. 만약 오류가 처리되지 않고 최상위 범위로 전파되는 경우엔 런타임 오류가 발생하게 된다.

func nourish(with item: String) throws {
    do {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: item)
    } catch is VendingMachineError {    // 모든 VendingMachineError 구분을 위해 is를 사용
        print("Invalid selection, out of stock, or not enough money.")
    }
}

do {
    try nourish(with: "Beet-Flavored Chips")
} catch {
    print("Unexpected non-vending-machine-related error: \\(error)")
      // 여기에서 처럼 catch를 그냥 if-else에서 else 같이 사용 가능
}
// Prints "Invalid selection, out of stock, or not enough money."

위 코드에서는 함수 내에서 VendinMachineError 를 처리할 수 있도록 정의되엉ㅆ다. 하지만 그 외의 에러는 처리하지 않고 그냥 전파만 한다. 그렇기 때문에 실제로 사용할 때는 do-catch 문을 하나 더 사용하여 그 밖의 에러에 대한 처리를 수행해주는 코드이다.

func eat(item: String) throws {
    do {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: item)
    } catch VendingMachineError.invalidSelection, VendingMachineError.insufficientFunds, VendingMachineError.outOfStock {
        print("Invalid selection, out of stock, or not enough money.")
    }
}

여러 개의 오류를 동일하게 처리하는 방법은 catch 뒤에 오류의 종류를 나타낼 때 쉼표 , 로 구분하는 것이다. 위 코드처럼 만들면 세 가지 오류에 대해서 모두 동일한 처리를 한다.

 

3. 에러를 옵셔널 값으로 반환하기

try? 구문을 사용해서 에러를 옵셔널 값으로 반환할 수 있다. 만약 에러가 try? 내에서 발생한다면 그 값은 nil 이 된다.

func someThrowingFunction() throws -> Int {
    // ...
}

let x = try? someThrowingFunction()

let y: Int?
do {
    y = try someThrowingFunction()
} catch {
    y = nil
}

만약 someThrowingFunction이 에러를 발생시키면 x와 y는 nil 이된다. 그렇지 않으면 리턴값을 갖는다. x와 y는 someThrowingFunction의 타입이 어떻든 상관없이 옵셔널 값을 갖게 된다.

try?는 만약 발생하는 모든 에러를 같은 방식으로 처리하고 싶을 때 사용된다. 다음 코드에서는 데이터를 가져오는 여러 접근 방법을 시도하는데 접근방법이 모두 실패하면 nil 을 반환한다.

func fetchData() -> Data? {
    if let data = try? fetchDataFromDisk() { return data }
    if let data = try? fetchDataFromServer() { return data }
    return nil
}

 

 

4. 에러 발생을 중지시키기 (assert)

만약 throwing 함수나 메서드가 런타임 에러를 발생시키지 않을 것이라는 확신이 드는 경우 try!를 사용하면 된다. 하지만 이 경우 오류가 발생하면 런타임 에러를 발생시키니 주의하자.

let photo = try! loadImage(atPath: "./Resources/John Appleseed.jpg")

위 코드는 지정된 경로의 이미지 리소스를 로드하는 코드이고 여기서 사용된 loadImage 함수는 오류를 발생시킬 수 있는 함수이다. 하지만 개발자가 절대로 발생하지 않을 것이라고 확신하면 위처럼 try! 를 사용하면 된다.

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Specifying Cleanup Action

코드 실행이 현재 코드 블록을 떠나기 직전에 defer 문을 사용하여 특정 코드를 실행할 수 있다. 이 명령문을 실행하면 현재 코드 블록을 떠나는 방식에 관계없이 수행해야 하는 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어 오류가 발생하여 종료하거나 return, break와 같은 명령문에 의해 종료되는 경우 defer 문을 사용하여 파일 디스크립터가 닫히고 메모리 할당을 수동으로 해제할 수 있다.

defer문은 현재 범위가 종료될 때까지 실행을 연기한다. 이 구문은 defer 키워드와 나중에 실행될 코드로 구성된다. 나중에 실행될 코드에는 break, return과 같은 제어를 전송하거나 오류를 발생시키는 코드를 작성할 수 없다. 지연된 작업은 소스 코드에서 작성된 순서와는 반대로 실행된다. 즉 첫 번째 defer 문의 코드가 마지막으로 실행되고 두 번째 defer문의 코드가 그전에 실행된다. 즉 마지막에 구현된 defer문이 제일 먼저 실행된다.

func processFile(filename: String) throws {
    if exists(filename) {
        let file = open(filename)
        defer {
            close(file) // block이 끝나기 직전에 실행, 주로 자원 해제나 정지에 사용
        }
        while let line = try file.readline() {
            // Work with the file.
        }
        // close(file) is called here, at the end of the scope.
    }
}

위 예제는 defer 구문을 이용해 open(:) 함수와 짝을 이루는 close(:) 함수를 실행한다.