[Swift] 공식 문서 정리 (21)- Extenstions (확장, 익스텐션, 확장 기능)

안녕하세요, 감자입니다. 오늘은 Extension에 대해서 공부해본 내용을 정리했어요. 그럼 시작!

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Extensions — The Swift Programming Language (Swift 5.6)

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Extensions (확장, 익스텐션)

Extension(익스텐션, 확장)은 기존의 클래스나, 구조체, 열거형 또는 프로토콜 타입에 새로운 기능을 추가하는 기능이다. 이는 실제로 해당 타입들이 정의된 코드에 접근할 수 없을 때에도 사용 가능하다.

Swift의 익스텐션은 다음과 같은 기능을 제공한다.

• 인스턴스의 계산 프로퍼티와 계산 타입 프로퍼티 추가
• 인스턴스 메서드와 타입 메서드 정의
• 서브 스크립트 정의
• 새로운 중첩 타입 정의
• 기존 유형이 특정 프로토콜을 준수하도록 만들어 주기

Swift에서는 프로토콜을 확장하여 요구사항의 구현을 제공하거나 프로토콜에 추가 기능을 추가할 수도 있다. 확장으로 타입에 새로운 기능을 추가할 수는 있지만 기존의 기능을 오버라이드 할 수는 없다.

 

Extension Syntax

익스텐션은 extension 키워드로 선언한다.

extension SomeType {
  // SomeType 에 추가할 새로운 기능은 여기에 둡니다.
} 

 

익스텐션은 기존 타입을 확장하여 하나 이상의 프로토콜을 채택하게 할 수 있다. 이렇게 프로토콜을 채택하기 위해서는 클래스, 구조체에서 채택하는 방ㅅ힉과 동일한 방식으로 프로토콜 이름을 작성하면 된다.

extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProtocol {
  // 프로토콜의 필수 조건 구현은 여기에 둡니다.
}

이렇게 프로토콜을 채택하는 자세한 방법은 chap.22 프로토콜 에서 배우도록 하자.

익스텐션은 존재하는 generic 타입에도 적용할 수 있다. Generic에 익스텐션을 적용하는 방법은 chap.23 Generic 에서 살펴보자.

만약 익스텐션을 사용하여 기존 타입에 새로운 기능을 추가하면, 추가하기 전에 생성된 인스턴스들도 새로운 기능을 사용할 수 있다.

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1. Extension으로 계산 프로퍼티 (Computed Properties) 추가 하기

익스텐션은 기존 타입에 계산 프로퍼티, 계산 타입 프로퍼티를 추가할 수 있다.

다음 예제는 Double 타입에 다섯개의 계산 인스턴스 프로퍼티를 추가한 코드이다.

extension Double {
  var km: Double { return self * 1_000.0 }
  var m: Double { return self }
  var cm: Double { return self / 100.0 }
  var mm: Double { return self / 1_000.0 }
  var ft: Double { return self / 3.28084 }
}

let oneInch = 25.4.mm
print("One inch is \\(oneInch) meters")
// "One inch is 0.0254 meters" 를 인쇄함

let threeFeet = 3.ft
print("Three feet is \\(threeFeet) meters")
// "Three feet is 0.914399970739201 meters" 를 인쇄함

▶️ 코드설명

이 계산 프로퍼티들은 Double 값이 특정 길이 단위로 고려되어야 함을 표현한다. 계산 프로퍼티로 구현되긴 했지만, 부동소수점 글자 값을 써서 거리 변환을 하는 방법으로 그 글자 값에 점 구문으로 이 프로퍼티들의 이름을 덧붙일 수 있다. (ex. .mm, .ft ...)

이 예제에서 1.0 이라는 Double 값은 1미터를 나타내는 것으로 고려한다. 그래서 계산 프로퍼티 m이 self 를 반환하는 것이다. 1.m 이라는 표현식은 1.0이라는 Double 값을 계산하는 것이다.

다른 단위를 미터 측정 값으로 표현하려면 어떠한 변환이 필요하다. 1km 는 1000m 이므로, km 계산 속성은 1_000.0을 곱하여 미터로 표현한 수를 반환한다. 이와 비슷하게 1 미터는 3.28084피트 이므로, ft 계산 속성은 실제 Double 값 3.28084로 나누어서 피트를 미터로 반환한다. 이 속성들은 읽기 전용이므로, 간결함을 위해 get 키워드 없이 표현했다.

let aMarathon = 42.km + 195.m
print("A marathon is \\(aMarathon) meters long")
// "A marathon is 42195.0 meters long" 을 인쇄함

위 코드처럼, 이들의 반환값은 Double 타입 이며, Double 타입을 받아들이는 곳마다 수식 안에서 사용할 수 있다.

단, 익스텐션이 기존 속성에 새로운 계산 속성을 추가할 수는 있지만, 저장 프로퍼티나 프로퍼티 옵저버를 추가할 수는 없다.

 

2. Extension으로 새로운 생성자 (Initializers) 추가하기

익스텐션은 기존 타입에 새로운 생성자를 추가할 수 있다. 이를 통해 타입을 확장하여 커스텀 타입을 생성자의 매개변수로 받거나, 원래 없던 생성자를 제공할 수 있다. 익스텐션은 클래스에 새로운 convenience 생성자를 추가할 수는 있지만, designated 생성자나 소멸자는 추가할 수 없다. 이러한 부분은 항상 실제 클래스 구현부에서 정의되어야 한다.

자신의 모든 저장 프로퍼티에 default값을 제공하면서, 어떤 생성자도 제공하지 않은 값 타입에 익스텐션으로 생성자를 추가하면, 익스텐션의 생성자 안에서 그 값 타입의 default 생성자와 memberwise 생성자를 호출 할 수 있다.

다른 모듈에서 선언한 구조체에 익스텐션으로 생성자를 추가하면, 새로운 생성자가 정의 모듈에 있는 생성자를 호출하기 전까지는 self에 접근할 수 없다.

아래 예제는 사각형을 나타내는 Rect 구조체이다. Size와 Point라는 두 개의 구조체도 정의했다. 두 구조체는 둘 다 모든 속성에 0.0 이란느 기본 값을 제공한다.

struct Size {
  var width = 0.0, height = 0.0
}

struct Point {
  var x = 0.0, y = 0.0
}

struct Rect {
  var origin = Point()
  var size = Size()
}

Rect 구조체는 자신의 모든 속성에 기본 값을 제공하기 때문에, 자동으로 default 생성자와 memberwise 생성자를 받는다. 이 생성자들을 사용하여 새로운 Rect인스턴스를 생성할 수 있다.

let defaultRect = Rect()
let memberwiseRect = Rect(origin: Point(x: 2.0, y: 2.0), size: Size(width: 5.0, height: 5.0))

다음 코드는 Rect 구조체를 확장하여 특정한 중심점과 크기를 취하는 추가적인 생성자를 정의한 코드이다.

extension Rect {
  init(center: Point, size: Size) {
    let originX = center.x - (size.width / 2)
    let originY = center.y - (size.height / 2)
    self.init(origin: Point(x: originX, y: originY), size: size)
  }
}

let centerRect = Rect(center: Point(x: 4.0, y: 4.0), size: Size(width: 3.0, height: 3.0))
// centerRect 의 원점은 (2.5, 2.5) 이고, 크기는 (3.0, 3.0) 임

이 새로운 생성자의 시작은 center 및 size 값에 기초하여 적절한 원점을 계산하는 것이다. 그런 다음 생성자는 memberwise 생성자를 자동으로 호출해서 새로운 값을 적절한 프로퍼티에 저장한다.(init) 이렇게 익스텐션으로 추가한 생성자도 초기화가 완료되면 인스턴스가 완전히 초기화 되도록 해야한다.

 

3. Extension으로 인스턴스 메서드 (Methods), 타입 메서드 추가하기

익스텐션은 기존 타입에 새로운 인스턴스 메서드 및 타입메서드를 추가할 수 있다. 다음 예제는 Int 타입에 repetitions 이라는 새 인스턴스 메서드를 추가한 코드이다.

extension Int {
  func repetitions(task: () -> Void) {
    for _ in 0..<self {
      task()
    }
  }
}

repetition(task: )메서드는 () -> Void 타입의 단일 인자를 취하는데, 이는 매개변수도 없고 값도 반환하지 않는 함수를 지시한다.

이 익스텐션 정의 후에는 어떤 정수에서든 repetition(task: ) 메서드를 호출하여 그 횟수 만큼 임무를 수행할 수 있다.

3.repetitions {
  print("Hello!")
}

// Hello!
// Hello!
// Hello!

3.1 Mutating Instance Methods (변경 인스턴스 메서드)

익스텐션으로 추가한 인스턴스 메서드는 그 자체를 수정 또는 변경 (Mutate) 할 수 있다. 구조체와 열거형의 메서드는 값 타입이므로 자체적으로 수정하기 위해서는 mutating 키워드를 함께 사용해서 메서드를 추가해야 한다.

extension Int {
  mutating func square() {
    self = self * self
  }
}

var someInt = 3
someInt.square()
// someInt 는 이제 9 임

 

4. Extension으로 새로운 서브스크립트 (Subscripts) 추가하기

익스텐션은 기존 타입에 새로운 서브스크립트를 추가할 수 있다.

다음 예제는 스위프트 내장 Int 타입에 정수 서브스크립트를 추가하는 코드이다. [n] 이라는 이 서브스크립트는 수치 값 오른 쪽에서 n 번째 자리의 10진 숫자를 반환한다.

• 123456789[0] 은 9 를 반환
• 123456789[1] 은 8을 반환

extension Int {
  subscript**(digitIndex: Int) -> Int {
    var decimalBase = 1
    for _ in 0..<digitIndex {
      decimalBase *= 10
    }
    return (self / decimalBase) % 10
  }
}

746381295[0]
// 5 를 반환함
746381295[1]
// 9 를 반환함
746381295[2]
// 2 를 반환함
746381295[8]
// 7 을 반환함

Int 값에 요청한 n 이 범위를 넘어가면, 0을 반환한다.

746381295[9]
// 마치 이렇게 요청한 것처럼, 0 을 반환함:
0746381295[9]

 

5. Extension으로 기존 클래스, 구조체, 열거형에 중첩 타입 (Nested Type) 추가하기

익스텐션은 기존의 클래스, 구조체, 열거형에 새로운 중첩 타입을 추가할 수 있다.

extension Int {
  enum Kind {
    case negative, zero, positive
  }

  var kind: Kind {
    switch self {
    case 0:
      return .zero
    case let x where x > 0:
      return .positive
    default:
      return .negative
    }
  }
}

이 코드는 Int에 새로운 중첩 열거형을 추가한다. Kind라는 이 열거형은 한 특별한 정수가 나타내는 수치 값의 종류를 나타낸다. 수치 값이 음수인지, 0, 양수인지를 표현해준다.

두번째 단락에서, 그 정수에 대한 적절한 Kind 열거형을 반환하는, kind(소문자) 라는 새로운 인스턴스 속성도 Int에 추가해주었다.

func printIntegerKinds(_ number: [Int]) {
  for number in numbers {
    switch number.kind {
    case .negative:
      print("- ", terminator: "")
    case .zero:
      print("0 ", terminator: "")
    case .positive:
      print("+ ", terminator: "")
    }
  }
  print("")
}

printIntegerKinds([3, 19, -27, 0, -6, 0, 7])
// "+ + - 0 - 0 + " 를 인쇄함

위에서 추가한 Kind 열거형을 사용하여 printIntegerKinds(_: ) 메서드를 정의했다. 이 함수는 어떠한 정수에 대하여 음수면 -, 양수면 +, 0이면 0을 출력한다.