[TIL] 20231123

구조체(struct)와 클래스(class)

구조체와 클래스는 프로그래머가 데이터를 용도에 맞게 묶어 표현하고자 할 때 유용함

구조체와 클래스는 프로퍼티와 메서드를 사용하여 구조화된 데이터와 기능을 가질 수 있다.

클래스나 구조체를 정의한다 == 하나의 새로운 사용자 정의 데이터 타입을 만들어 주는 것

구조체 vs. 클래스

구조체와 클래스 비교(공식문서 번역, WWDC 자료 참고)

공통점

• 값을 저장할 프로퍼티를 정의할 수 있다.
• 기능을 제공하는 메서드를 정의할 수 있다.
• 서브스크립트를 정의할 수 있다.
• 이니셜라이저를 통해 초기 상태를 설정할 수 있다.
• extension을 사용해 기능을 확장할 수 있다.
• 특정 종류의 표준 기능을 제공하는 프로토콜을 준수하는 것이 가능하다.

차이점

class 

• 참조 타입(Reference Type)
• 상속이 가능하다.
• 타입 캐스팅을 통해 런타임에 클래스 인스턴스의 타입을 체크할 수 있다.
• deinitializer를 통해 클래스 인스턴스의 메모리 할당을 해제할 수 있다.
• ARC로 메모리를 관리한다.

struct

• 값 타입 (Value Type)

+ WWDC 자료를 참고해 struct와 class를 메모리 측면에서 비교해보기

 

1. 메모리 영역에서 할당되는 위치

- struct는 stack 영역에 저장됨

stack 영역에 저장되는 데이터들은 컴파일 타임에 크기가 결정됨 -> 메모리 관리 따로 필요없음

상태적으로 할당과 해제가 빠르고 Thread Safe함

 

- class는 heap 영역에 주소 값이 저장됨

힙 영역에 저장되는 데이터는 컴파일 타임이 아닌 런타임에 크기가 결정됨

힙 영역은 하나의 프로세스의 스레드들이 공유하는 영역이기 때문에 Thread Safe하지 않음

힙 영역은 물리 메모리에 연속적으로 존재하지 않기 때문에 오버헤드가 있음

 

2. 클래스는 ARC가 메모리 관리

struct는 컴파일 타임에 할당할 크기가 결정되기 때문에 따로 메모리 관리가 필요없음

reference count는 오버헤드를 일으키기 때문에 프로그래머의 성능 개선 필요함

성능 개선 방법? final 키워드 사용!

Value 타입(값 타입) vs Reference 타입(참조 타입)

Value타입과 Reference타입은 데이터 전달 방식에 차이가 있다.

• Value: 데이터를 전달할 때 값을 복사하여 전달
• Reference: 데이터를 전달할 때 값의 메모리 위치를 전달

Struct는 Value 타입(값 타입)이므로 값을 복사하여 전달
따라서 second는 first를 똑같이 복사한 별도의 인스턴스가 되는 것
그렇기 때문에 second의 프로퍼티 값을 변경해도 first의 프로퍼티 값에는 영향이 없다.

 

struct ValueType {
    var property = 1
}

class ReferenceType {
    var property = 1
}

var first = ValueType() 
var second = first 
second.property = 2

print(first.property) // 1
print(second.property) // 2

 

Class는 Reference 타입(참조 타입)이므로 값의 메모리 위치를 전달
따라서 third와 fourth는 별도로 존재하는 것이 아니라 같은 위치(메모리 주소)를 가리키고 있는 것
그렇기 때문에 fourth의 프로퍼티 값을 변경하면 third의 프로퍼티 값도 변경된다.

 

var third = ReferenceType() 
var fourth = third
fourth.property = 2

print(third.property) // 2
print(fourth.property) // 2

mutating 키워드

기본적으로, 값 타입의 프로퍼티는 내부에서 인스턴스 메서드를 통해 내부의 값을 수정할 수 없다.

 

struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
    mutating func moveBy(x deltaX: Double, y deltaY: Double) {
        x += deltaX  // error
        y += deltaY  // error
    }
}

 

하지만 특정 메서드 내에서 값 타입인 구조체(struct) 혹은 열거형(enum)의 속성을 변경하는 것이 필요한 경우,

func 앞에 mutating 키워드를 사용해서 해당 메서드가 mutating 메서드라는 것을 명시하여 값을 변경할 수 있다.

또한, mutating 메서드에서는 암시적 self 프로퍼티에 완전히 새로운 인스턴스를 할당할 수 있다.

(mutating 메서드가 종료될 때 다시 기존의 값으로 변경됨)

내부에서 값 변경하기

struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
    mutating func moveBy(x deltaX: Double, y deltaY: Double) {
        x += deltaX
        y += deltaY
    }
}
var somePoint = Point(x: 1.0, y: 1.0)
somePoint.moveBy(x: 2.0, y: 3.0) // x: 3.0, y: 4.0 으로 변경됨

 

mutating 키워드를 붙여 인스턴스 메서드에서 구조체 내부의 값(x, y)을 변경하는 것을 확인할 수 있다.

⚠️ 주의할 점: mutating 메서드를 사용하더라도 당연히 상수(let) 값은 변경되지 않음

새로운 인스턴스 할당

struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
    mutating func moveBy(x deltaX: Double, y deltaY: Double) {
        self = Point(x: x + deltaX, y: y + deltaY)
    }
}

 

인스턴스 메서드에서 self를 통해 내부에서 새로운 인스턴스 할당

mutating moveBy(x:y:) 메서드는 x, y 값이 타겟 위치로 설정된 새 구조체를 만듦