스위프트의 주요 특징 중 하나인 옵셔널과 옵셔널 체이닝에 대해 정리해보았다.
1. 옵셔널(Optional)
1-1. 옵셔널 선언하기
스위프트의 주요 특징 중 하나로 안전성(Safety) 를 꼽을 수 있다. 스위프트는 엄격한 문법을 통해 개발자가 일으킬 수 있는 각종 실수를 방지하는데, 대표적인 것이 옵셔널(Optional) 이다. 이전에 자바로 개발을 하다보면 런타임 도중 NullPointerException 이 발생하는 경우가 많았다. 자바의 경우 변수에 null이 할당되어도 컴파일하는 데는 문제가 없었기 때문에 런타임 시점에 예상치 못하게 해당 예외가 종종 발생하곤 했다. 스위프트에서는 이를 방지하고자 일반적인 변수에 nil 을 값으로 할당하면 컴파일 시점에 오류가 발생한다. 이런 상황에서 값이 있을 수도 있고, 없을 수도 있는 변수의 선언에 사용되는 것이 옵셔널이다.
var str1: String = "" //값이 ""이지만, nil은 아님
var str2: String = nil //컴파일 오류
위와 같은 코드에서 str2과 같이 변수를 선언하면 컴파일 오류가 발생한다. 만일 여기에 값이 있을 수도 있고, 없을 수도 있는 경우라면 옵셔널을 선언해야 한다.
옵셔널의 선언은 Optional<T> 혹은 타입 끝에 ? 을 붙이는 식으로 타입을 선언하며, 위의 경우에는 아래와 같이 옵셔널을 선언하면 된다.
var str2: Optional<String>
var str3: String?
1-2. 옵셔널 추출하기(Optional Unwrapping)
옵셔널에 있는 값을 추출하는 방식은 크게 강제로 추출하는 것 과 옵셔널 바인딩 을 통해 추출하는 것이 있다.
옵셔널의 강제 추출(Forced Unwrapping) 은 제일 간단한 방식으로 옵셔널 값 끝에 ! 를 붙여주면 된다.
var str3: String?
var unwrapped: String = str3!
위의 코드에서 unwrapped에 str3의 옵셔널에 있는 문자열 값을 강제로 추출하였다. 하지만 str3에 아무런 값을 할당하지 않았기 때문에 추출된 값은 nil 이다. 따라서 위의 코드는 컴파일은 정상적으로 될 지 몰라도, 런타임 시점에 오류가 발생하게 되는 코드이다. 오류가 발생하지 않으려면 아래와 같이 nil이 아닌 값을 할당한 후 강제로 추출해야 한다.
var str3: String?
str3 = "String"
var unwrapped = str3!
print(str3) //String
즉, 옵셔널의 강제 추출은 위와 같이 nil인 값을 강제로 추출할 경우 런타임 시점에 오류가 발생할 수 있는 위험이 존재하기 때문에 주의해야 한다.
옵셔널 바인딩(Optional Binding) 은 강제 추출보다 안전하게 값을 추출하는 방식이다. 조건문을 통해 추출할 값이 nil인 지를 먼저 확인 하고, 아닐 경우에만 값을 추출하는 것 이라고 보면 된다. 아래의 코드를 통해 살펴보자.
var str4: String? = "Some String"
if let unwrapped = str4{
print(unwrapped)
}else{
print("nil")
}
임시로 상수(let) unwrapped를 선언한 후, 조건문을 통해 nil이 아닌 경우에는 문자열 값을 출력하는 코드이다. 만일 unwrapped가 상수가 아닌 변수(var) 인 경우에는 블록 안에서 값을 변경할 수 있다.
여러 개의 옵셔널 값을 추출하는 경우에는 아래와 같이 , 를 통해 옵셔널 변수들을 열거하고 블록 안에서 여러 개의 값을 한 번에 처리할 수 있다.
var nameOpt: String? = "Jed"
var ageOpt: Int? = 28
if var name = nameOpt, var age = ageOpt{
age += 1
print("name: \(name), age: \(age)")
}
2. 옵셔널 체이닝과 빠른 종료
2-1. 옵셔널 체이닝(Optional Chaining)
옵셔널 체이닝(Optional Chaining) 은 여러 옵셔널이 마치 자전거 체인처럼 서로 꼬리에 꼬리를 무는 형태로 반복 사용된 형태를 말한다. 만일 연결된 일련의 옵셔널 중 하나라도 값이 존재하지 않는다면 최종적으로 nil을 반환하게 된다.
아래와 같은 클래스 구조가 있다고 가정해보자.
class Room{
var number: Int
init(_ number: Int){
self.number = number
}
}
//Building은 내부에 Room 타입 프로퍼티를 가지고 있음
class Building{
var name: String
var room: Room?
init(_ name: String){
self.name = name
}
}
//Address는 내부에 Building 타입 프로퍼티를 가지고 있음
class Address{
var city: String
var building: Building?
init(_ city: String){
self.city = city
}
}
//Person은 내부에 Address 타입 프로퍼티를 가지고 있음
class Person{
var name: String
var address: Address?
init(_ name: String){
self.name = name
}
}
Room->Building -> Address -> Person 순서로 각각의 타입을 내부에 프로퍼티로 두고 있는 형태이다. 여기서 Person 타입의 인스턴스를 하나 생성하고, Room 타입 인스턴의 number 값을 알기 위해 아래와 같이 옵셔널 체이닝과 강제 추출(Forced Unwrapping)을 적용해보았다.
//Person 인스턴스 선언
let person: Person = Person("jed")
//옵셔널 강제추출(여기서는 최종적으로 nil이 됨)
let roomNumberUnwrapped: Int = person.address?.building?.room?.number
print(String(roomNumberUnwrapped!)
위와 같은 방식으로 선언했을 때 roomNumberUnwrapped의 값은 nil이 된다. Person의 프로퍼티 중 address에 값이 없기 때문에 옵셔널 체이닝 중간에 nil이 리턴된 것이다. 따라서 값을 강제로 추출하려고 하면 런타임 시접에 nil을 출력하려고 하기 때문에 오류가 발생한다.
그렇다면 오류를 방지하기 위해 옵셔널 바인딩(Optional Binding) 을 적용해보도록 하자.
//Person 인스턴스 선언
let person: Person = Person("jed")
var roomNumber: Int? nil
//옵셔널 바인딩을 적용해서 roomNumber 값 가져오기
if let address: Address = person.address{
if let building: Building = address.building{
if let room: Room = building.room{
roomNumber = room.number
}
}
}
if let number: Int = roomNumber{
print(number)
}else{
print("Cannot find room number")
}
Address->Building->Room 타입 순서로 각각의 값이 존재하는 지를 차례대로 확인한 후, 최종적으로 roomNumber이 nil인 지 확인하기 때문에 런타임 시점에 오류가 발생하지 않을 것이다. 하지만 위의 코드는 옵셔널 바인딩을 중첩사용하는 부분에서 들여쓰기가 많이 지기 때문에 가독성 측면에서 좋지 않다.
바로 여기서 옵셔널 바인딩 부분에 옵셔널 체이닝을 같이 적용하면 코드가 훨씬 간결해진다. if let {} 형식의 nil 체크를 일일히 할 필요 없이 옵셔널 체이닝 한 번으로 여러 번의 옵셔널 바인딩을 한 번에 끝낼 수 있다.
//Person 인스턴스 선언
let person: Person = Person("jed")
//옵셔널 바인딩에 옵셔널 체이닝 적용
if let roomNumber: Int = person.address?.building?.room?.number{
print(roomNumber)
}else{
print("Cannot find room number")
}
값을 받아오는 것 외에도 옵셔널 체이닝을 통해 값을 할당하는 것도 가능하다. 단, 값을 읽을 때와 마찬가지로 옵셔널 체이닝 중간에 nil이 없어야 한다.
person.address?.building?.room?.number = 1000
print(person.address?.building?.room?.number) //nil
위의 경우에는 number까지 가기 전에 이미 address에 값이 없기 때문에 결과적으로 room 프로퍼티도 존재하지 않으므로 값을 할당할 수가 없다. 따라서 값을 할당하고자 한다면 옵셔널 체이닝상에 있는 모든 프로퍼티에 값을 할당해야 한다.
person.address = Address("seoul")
person.address?.building = Building("Geumho")
person.address?.building?.room = Room(500)
person.address?.building?.room?.number = 1000
print(person.address?.building?.room?.number) // Optional(1000)
2-2. 빠른 종료(Early Exit)
일반적인 옵셔널 바인딩은 if-else 구문을 통해 특정 조건을 만족하는 경우와, 그렇지 않은 경우에 대한 처리를 각각 해준다. 하지만 조건에 부합하지 않을 경우 해당 코드 블록을 좀 더 빠르게 종료하고자 한다면 guard 키워드를 사용하는 것이 더욱 유리하다. guard 구문은 guard-else 형식을 사용하게 되며, 반드시 조건에 부합하지 않는 경우를 명시한 else 구문이 뒤따라와야 한다.
아래의 형식으로 guard 를 사용하면 되며, 만일 Bool타입 값이 false인 경우에는 해당 코드 블록을 종료하는 실행문과 같은 코드를 작성함으로써 조건에 부합하지 않을 때 바로 실행을 종료하도록 처리할 수 있다.
guard (Bool 타입 값) else{
//조건에 부합하지 않을 경우 실행문
}
// if-else
for i in 0...3{
if i == 2 {
print(i)
}else{
continue
}
}
// guard
for i in 0...3{
guard i == 2 else{
continue
}
print(i)
}
위의 코드는 실제로 같은 기능을 수행하는 코드에서 if-else 와 guard 를 사용했을 때의 차이를 보여주는 예시이다. 후자의 경우 i가 2가 아닐 경우에는 다른 구문을 실행하지 않고 그즉시 해당 분기를 즉시 건너 뛰도록(continue) 처리할 수 있으며, 굳이 조건을 만족하는 경우와 그렇지 않은 경우를 모두 일일히 명시할 필요가 없어 가독성 측면에서 더욱 유리하다.
그렇다면 2-1에서 사용했던 if-else 형식으로 선언된 옵셔널 바인딩 + 옵셔널 체이닝을 guard 구문으로 바꿔보도록 하자.
//Person 인스턴스 선언
let person: Person = Person("jed")
//옵셔널바인딩 + 옵셔널체이닝에 guard 적용
guard let roomNumber: Int = person.address?.building?.room?.number else{
print("Cannot find room number")
//값이 존재하지 않을 경우 바로 실행 종료
return
}
print(roomNumber)
옵셔널 체이닝상의 모든 옵셔널을 차례대로 언래핑(unwrapping) 하면서 하나라도 값이 없을 경우에는 바로 else 뒤의 예외 처리 구문을 실행한 후 해당 블록을 실행 종료한다.
단, if-esle 와 다른 점은 guard 구문은 return , break , continue , throw 등의 제어문 전환 명령어를 사용할 수 있는 상황에서만 사용해야 한다. 즉, 함수와 같은 구문을 감싸고 있는 {} 코드블록이 반드시 존재해야 하는 것이다.
만일 바로 위의 예시 코드를 코드 블록으로 감싸져 있지 않은 채로 외부에 return 없이 선언하게 되면 아래와 같은 컴파일 오류를 확인할 수 있을 것이다.
guard' body must not fall through, consider using a 'return' or 'throw' to exit the scope
Reference
- 스위프트 프로그래밍: Swift 5(3판) - 야곰, 한빛미디어
- Swift: 기초문법 [Unwrapping with guard] - 서근 개발노트