옵셔널(Optional)은 어떻게 만들었을까

전 포스팅에서 옵셔널이 어떤 문제를 해결하는 기능인지 알아보았다.
이번엔 옵셔널이 실제로 어떻게 구현되어있는지 들여다보자.

옵셔널의 구현을 이해하기 위해선, Enum과 Generic에 대해서 알아야 한다.

enum과 associcated value

enum 은 swift에서 직접 타입을 정의해줄 때 쓰는 키워드 중 하나다.
enum은 해당 타입에 속하는 값을 일일이 나열해서 정의하는 타입이다.

enum으로 계절(season) 타입을 만든다면, 다음과 같이 4개의 계절을 모두 명시해준다.

enum Season {
	case spring
	case summer
	case autumn
	case winter
}

enum 타입에 속하는 인스턴스는 그 안에 또 다른 값을 가질 수 있다. 해당 인스턴스와 연관된 값을 담아준다.. 라고 해서 이 값을 associated value라고 한다.

연관값이라는 게 무슨 뜻인지, 간단한 예로 알아보자.

fetch를 실행했을 때 발생할 수 있는 상황이 2가지가 있다. 성공(success)와 에러(error)다. 그러면 이걸 FetchResult라는 enum 타입으로 묶어준다.

enum FetchResult {
	case success
	case error(message: String)
}

이 때 error의 경우에는, error를 설명하는 message를 전달해주고 싶다. 그러면 단순히 error 값만 정의하지 않고, error와 연관된 값의 파라미터 이름과 타입을 추가해줄 수 있다.

enum FetchResult {
	case success
	case error(message: String)
}

error는 이제 message라는 이름의 String 타입 값을 가지게 된다. 나중에 이 값을 사용할 때는 .error(let message)같은 바인딩 문법으로 꺼내서 사용할 수 있다.

여기서는 옵셔널을 이해하는데 필요한 정도만 알아보고,
이제 2번째 알아야할 개념, 제네릭으로 가보자.

Generic Type

Swift에는 Generic 타입이 있다. 쉽게 말하면 다른 타입과 '조합'되어 만들어지는 타입이다.

예를 들어, Array를 생각해보자. Swift에서 String을 담은 Array, Array과 Int를 담은 Array는 서로 다른 타입이다.

하지만 String을 담은 Array를 정의하고,Int를 담은 Array도 정의하고... 모든 타입에 대해 정의해줘야 한다면 매우 번거롭다.

그래서 무언가을 담은 Array 타입을 Array<T>로 한번에 표현할 수 있다.

우리가 struct, enum, class 로 직접 타입을 정의할 때도 타입 이름 옆에 <T>를 붙여주면 된다.
Stack이라는 Generic 타입을 만든다면 이렇게 될 것이다.

class Stack<T> {
    let items: [T] = []
 
    func push(_ item: T) { ... }
    func pop() -> T { ... }
}

여기서 T는 타입 파라미터(Type Parameter)로, Array 타입과 조합될 어떠한 타입을 의미한다. T가 아니라 다른 이름을 써도 상관없다. T는 타입을 선언하는 블록 안에서 쓰기 위한 임시 이름(placeholder)다.

실제로 인스턴스를 생성할 때는 Stack<T>라는 타입은 없다.
Stack<String>, Stack<Int> 같은 방식으로 선언해서 인스턴스를 생성하게 될 것이다.

옵셔널(Optional)은 enum + Generic Type이다.

옵셔널은 enum 으로 선언한 generic 타입이다.

옵셔널이라는 enum 타입에는 딱 2가지 값이 있다.

some과, none이다.

옵셔널의 뜻이 무엇인지 기억나는지?

옵셔널은 '이 값은 nil일 수도 있고 아닐 수도 있는 타입'을 의미한다.
이 타입이 명시적으로 정해져있기 때문에, 컴파일러가 미리 알고 nil을 건드리지 않도록 막아주는 안전 기능이다.

즉, 여기서 some이 값이 있는 상태, none이 값이 없는 상태(nil)를 의미한다.

enum Optional {
  case none
  case some
}

물론 이게 끝은 아니다.

some이라면, some의 값이 무엇인지도 저장해두어야 한다. 그래야 우리가 nil이 아닌 걸 체크하고 나서 꺼내쓸 수 있다.

그래서 some에는 associated value가 담겨있다.

이 associated value는 어떤 타입이든 가능하기 때문에, 타입 파라미터를 붙여서 Generic 타입으로 만들어준다.

enum Optional<Wrapped> {
  case none
  case some(Wrapped)
}

즉, Optional<Int>, Optional<String>, Optional<Data> ... 무엇이든 다 옵셔널 타입으로 '감쌀' 수 있다.
some 안에 담겨있는 값도 타입 파라미터에 들어간 값과 같은 타입이 된다.

Optional<Something>과 Something?

그런데 잠깐, Optional<Int>라고?
우리는 옵셔널을 쓸 때 분명 타입에 ?를 붙여서 Int? 이런 식으로 썼었다.

알고 보면 Int?와 Optional<Int>는 완벽하게 똑같다.
swift에서 어떤 쪽을 써도 동일하게 옵셔널 타입을 선언해준다.

  var birthDate: Optional<Date>
  var birthDate: Date? 

Optional.none과 nil

비어있는 값을 나타내는 nil 이라는 키워드도, 사실은 별로 특별한 존재가 아니다.
nil은 Optional.none을 줄여서 부르는 별명이었다.

nil과 Optional.none은 똑같은 값이다.

 nil == .none   // true

물론 ? 를 붙이는 방식과 nil 이 훨씬 더 널리 쓰이는 표준이다.

어쨌든 들여다보면, Optional의 구현은 enum + generic이고
nil은 enum 값 중 하나인 .none 일 뿐이라는 것!

요약 정리

• enum은 타입에 속하는 값을 일일이 나열해서 정의하는 타입이다.
• enum의 값은 관련된 값을 담을 수 있다. 이걸 associated value라고 한다.
• Generic Type은 다른 여러 타입과 조합되어 만들어지는 타입이다.
• 옵셔널 타입은 enum을 사용한 generic 타입이다.
• 옵셔널 enum은 none과 some으로 이뤄져있으며, some의 associated value에는 감싸진 값이 담겨있다.
• Optional<Int>는 Int?와 똑같고, Optional.none은 nil과 똑같다.

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