1. Value type은 '복사', Reference type은 '바로가기'다.
- Value type을 변수에 저장하면, 인스턴스 그 자체를 저장한다.
- Reference type을 변수에 저장하면, 인스턴스를 메모리(힙)에 저장하고, 그 메모리의 주소값을 변수에 저장한다.
이 둘의 차이는 할당을 했을 때 명확히 드러난다.
- Value type을 다른 변수에 할당하면, 인스턴스가 복사된다.
- Reference type을 다른 변수에 할당하면, 인스턴스이 아닌 주소값을 복사한다. 두 변수는 모두 같은 데이터를 가리키게 된다.
데스크탑의 폴더로 비유해보자.
- Value type은 복사해서 저장하기다. 폴더 전체를 복사해서 같은 폴더를 하나 더 저장한다.
- Reference type은 바로가기로 저장하기다. 해당 폴더를 가리키는 새로운 바로가기를 만들어서 저장한다.
2. Value type은 불변성이 있다.
Value type은 매번 복사되기 때문에 인스턴스의 데이터가 바뀌지 않는다. 저장된 인스턴스가 새로운 인스턴스로 바뀔 뿐이다. Value type은 불변성(Immutability)이 있다.
Reference type은 할당하면 여러 식별자가 같은 주소값을 가리키기 때문에, 코드의 다른 부분에서 데이터를 변경할 수 있다. Reference type은 부수 효과(Side effect)가 생길 수 있다.
3. 'struct'는 Value type, 'class'는 Reference Type이다.
Swift에서는 struct, enum, class 3가지 키워드로 직접 타입을 만들 수 있다.
struct와enum키워드로 생성한 모든type은 Value type이 된다.class키워드로 생성한 모든 type은 Reference type이 된다.
4. Swift에 이미 존재하는 타입은 기본적으로 Value type이다. (function/closure 제외)
Swift Standard library와 Foundation에 존재하는 거의 대부분 타입은 모두 Value type이다.
- Int, Float, Double, Bool, String, Array, Dictionary, Set, Tuple... 은
struct로 구현돼있다. - 모두 value type이다.
딱 하나의 예외는 function, closure이다.
- 특정 변수에 저장한 function이나 closure를 다른 변수로 복사한다면, 데이터를 복사하지 않고 참조만 공유한다.
5. Collection은 Value type이면서, Reference type이기도 하다.
Collection 타입의 서브타입들 (Array, Dictionary, String 등)은 기본적으론 Value type이다. 하지만 내부 구현을 보면 둘이 섞여있다.
그 이유는 성능 때문이다.
- Array나 String은 많은 값을 내부에 포함하고 있다.
- 복사를 할 때마다 매번 이 값을 다 복사하면 시간이나 공간의 부담이 크다.
따라서 Swift 컴파일러는 Copy-on-write 라는 방법을 쓴다.
- A에 들어있던 Collection 값을 B라는 새로운 변수에 할당한다고 하자. 이 때 복사본을 만들지 않는다. Reference type처럼, 참조만 공유한다. Collection 내의 모든 값을 복사하는 부담이 줄어든다.
- 대신 B의 값에 변경이 발생하면, 잠깐 멈추고 새로운 복사본을 B에 만들어준다. 그리고 값을 변경한다.
Copy-on-write 방식 덕분에, Reference type의 효율성과 Value type의 불변성을 둘 다 잡을 수 있다.
- 할당은 많이 일어나지만, 변경은 그것보다 적게 일어난다. 복사의 비용을 줄일 수 있다.
- 만약 변경이 있으면 새로운 값을 복사한다. 원래 값은 변하지 않는다. 불변성도 유지할 수 있다.
6. 메모리에는 Text, Data, Stack, Heap 4가지 영역이 있다.
메모리는 긴 바이트의 리스트다. 이 바이트에는 순서대로 주소가 매겨져있다. 일반적으로 메모리를 4개의 영역으로 나눠서 활용한다.
Text 영역은 앱이 실행해야 할 프로그램의 코드를 저장한다.
Data 영역은 프로그램의 전역 변수, 정적 변수를 저장한다. 어디서든 접근 가능하며, 프로세스가 끝날 때까지 유지되는 데이터다.
Stack 영역은 일시적인 데이터를 저장한다. 지역 변수와 파라미터가 저장된다. 우리가 함수를 호출할 때마다 Stack에 해당 함수에 해당하는 공간이 생긴다. 이 공간은 함수 실행이 끝나면 사라진다.
Heap 영역은 데이터를 지우기 전까지는 계속 유지되는 공간이다. Heap에 저장된 데이터는 반영구적으로 지속된다.
7. Value type은 Stack에, Reference type은 Heap에 저장된다.
Value type의 인스턴스는 Stack에 저장된다.
- 시스템은 현재 실행하는 스레드와 관련된 컨텍스트를 Stack에 저장한다.
- 스택 영역의 데이터는 CPU가 관리하고 최적화한다. 메모리에 빈 공간이 발생하지 않는다.
- 덕분에 Stack은 매우 빠르고 효율적이다.
Reference type의 인스턴스는 Heap에 저장된다.
- 인스턴스 자체는 힙에 저장한다. 이 힙의 주소값을 식별자와 함께 스택에 저장한다. 이 주소값을 이용해 실행 중에 필요한 데이터를 가져올 수 있다.
- 스택과 다르게 힙에 있는 인스턴스가 더이상 필요 없어진 이후엔 직접 지워줘야 한다. 이 과정에서 힙을 검색하고, 빈 메모리를 다시 적절하게 삽입해줘야 하고, 무엇보다 동기화 문제를 막는 메커니즘을 구현해야 한다.
- 이 때문에 속도가 스택에 비해서 느리다.
8. Value type이 Heap에, Reference type이 Stack에 저장되는 예외도 있다.
Swift의 구현을 자세히 들여다보면, 성능을 높이기 위해 예외 상황이 발생하기도 한다.
Value type -> Heap
- Value type인 Array, Dictionary, Set, String 등은 최적화를 위해 Heap 공간을 같이 활용한다.
Reference type -> Stack
- Stack은 전체 사이즈에 제한이 있고, 변수의 크기를 자유롭게 바꿀 수 없다는 특징이 있다.
- 따라서 Reference type 중에서도 크기가 고정이 되어있거나, 언제 지워야할지 컴파일러가 미리 예측할 수 있는 경우에는 가급적 Stack을 사용해서 성능을 향상시킨다.
9. 꼭 'class'를 써야할 때만 써라.
struct와 class를 쓰는 기준은 무엇일까?
간단하다. 가급적 Struct를 쓴다. Struct가 훨씬 빠르고 안전하다.
꼭 class를 써야할 이유가 있을 때만 class를 쓴다.
1) 고유성이 필요한 인스턴스일 때
- 레퍼런스 타입의 인스턴스는 ‘아이덴티티’를 가진다. 단순히 값이 같다고 해서 두 인스턴스가 같다고 할 수 없다. 밸류 타입의 인스턴스는 그냥 ‘값’이다. 두 값이 같으면 동일하다고 판단한다.
- 예를 들어, 위치값을 저장하는 position과 학생을 저장하는 ‘student’가 있다고 하자.
- 위치값에는 고유한 아이덴티티가 없다. x, y 값이 같으면 같다. 이 경우에는 struct가 적합하다.
- 반면 학생에게는 고유한 아이덴티티가 있다. 이름과 나이가 같다고 해서 똑같은 학생은 아니다. 이 경우에는 class가 적합하다.
2) Objective-C와 호환성이 필요할 때
3) 변경가능한 상태를 공유하는 것이 꼭 필요할 때
- 데이터의 상태를 계속 바꿔서 업데이트해야 할 때
- 예를 들어, Swift에서 Linked list를 구현하는 경우.
10. 상속이 필요하다면 'class'가 아니라 'struct' + 'protocol'을 쓰자.
- struct는 class와 달리 상속을 할 수 없다. 따라서 상속이 필요할 때 class를 쓰면 되겠구나... 할 수도 있다.
- Swift에는 상속 말고도 타입 계층을 만들 수 있는 protocol이 있다.
- protocol은 상속보다 활용도가 높으며 Swift에서는 protocol을 사용하는 것을 더 권장한다. (Swift가 protocol-oriented language라고 불리는 이유다.)
- class와 상속보다는, struct과 protocol을 통해 타입 계층을 구현하자.
참조 링크
