[스위프트 프로그래밍-13장] 클로저

이 글은 스위프트 프로그래밍(3판, 야곰 지음)을 읽고 간단하게 정리한 글입니다. 책에 친절한 설명과 관련 예제 코드들이 있으므로 직접 사서 읽기를 추천합니다.

함수형 프로그래밍 패러다임

이전의 객체지향 프로그래밍은 전달인자, 포인터, 레퍼런스 값 등 객체의 상태 값(프로퍼티 값) 또는 메모리 참조 값 등이 변경될 수 있다.

그러나 함수형 프로그래밍은 순수하게 함수에 전달된 인자 값만 결과에 영향을 준다. 따라서 어떤 상황에서도 같은 결과가 나온다. 병렬처리할 때 부작용이 거의 없어 대규모 병렬처리가 굉장히 쉽다. 프로세스 혹은 스레드별로 특정 값을 참조하기 위해 락을 걸거나 대기할 필요가 없기 때문이다.

또한 함수를 일급 객체로 다룬다. 다음 조건을 모두 충족해야 일급 객체가 될 수 있다.

• 전달인자로 전달할 수 있다.
• 동적 프로퍼티 할당이 가능하다.
• 변수나 데이터 구조 안에 담을 수 있다.
• 반환 값으로 사용할 수 있다.
• 할당할 때 사용된 이름과 관계없이 고유한 객체로 구별할 수 있다.

스위프트는 객체지향 프로그래밍 패러다음과 함수형 프로그래밍 패러다음을 모두 차용하고 있다.

13.0 소개

클로저는 일정 기능을 하는 코드를 하나의 블록으로 모아놓은 것이다. 함수또한 클로저의 한 형태이다.

클로저는 변수나 상수가 선언된 위치에서 참조를 획득하고 저장할 수 있다.

13.1 기본 클로저

sorted(by:) 메서드를 예제로 살펴본다. sorted함수는 배열을 정렬한 이후 정렬된 배열을 반환한다.

public func sorted(by areInIncreasingOrder: (Element, Element) -> Bool) -> [Element]

names라는 배열을 받아 오름차순으로 정렬해본다. 정렬하는 함수를 함수로 정의하지 않고 클로저로 전달하였다.

let names = ["a", "c", "b"]

let sortedNames = names.sorted(by: {(first: String, second: String) -> Bool in
    return first < second
})
print(sortedNames) // ["a", "b", "c"]

13.2 후행 클로저

함수나 메서드의 마지막 인자로 클로저가 있다면 함수나 메서드의 소괄호를 닫은 후 작성해도 된다. 소괄호는 생략도 가능하다.

let sortedNames = names.sorted {(first: String, second: String) -> Bool in
    return first < second
}

13.3 표현 간소화

1. 타입을 생략할 수 있다.
2. 단축인자 이름을 $0, $1 등으로 생락할 수 있다. 이때 키워드 in도 생략한다.
3. return 키워드를 생략할 수 있다.
4. 연산자 함수(<)를 사용할 수 있다.

var sortedNames = names.sorted {(first: String, second: String) -> Bool in
    return first < second
}
1. sortedNames = names.sorted {(first, second) -> Bool in
    return first < second
}
2. sortedNames = names.sorted {
    return $0 < $1
}
3. sortedNames = names.sorted { $0 < $1 }
4. sortedNames = names.sorted(by: <)

print(sortedNames) // ["a", "b", "c"]

13.4 값 획득

클로저는 자신이 정의된 위치의 주변 문맥을 통해 상수나 변수를 확득할 수 있다.

아래는 incrementer함수를 중첩 함수로 포함하는 makeIncrementer 함수이다. 중첩 함수인 incrementer는 amount와 count라는 두 값을 획득한다. 이후 incrementer는 클로저로서 반환된다.

func makeIncrementer(amount: Int) -> (() -> Int) {
    var count = 0
    
    func incrementer() -> Int {
        count += amount
        return count
    }
    
    return incrementer
}

중첩함수인 incrementer 함수를 떼어서 보면 이상한 형태이다. 매개 변수도 없고 참조한 변수도 보이지 않는다.

func incrementer() -> Int {
    count += amount
    return count
}

각각의 incrementer 함수는 자신만의 count 변수를 참조하여 카운트한다.

let incrementByTwo = makeIncrementer(amount: 2)
let incrementByThree = makeIncrementer(amount: 3)

let first2 = incrementByTwo() // 2
let second2 = incrementByTwo() // 4

let first3 = incrementByThree() // 3
let second3 = incrementByThree() // 6

13.5 클로저는 참조 타입

아래의 두 상수 모두 같은 클로저를 참조하고 있다.

let incrementByTwo = makeIncrementer(amount: 2)
let sameIncrementByTwo = incrementByTwo

let first2 = incrementByTwo() // 2
let sameFirst2 = sameIncrementByTwo() // 4

13.6 @escaping

📌키워드: @escaping

함수의 전달인자로 전달한 클로저가 함수 종료 후에 호출될 때 클로저가 함수를 탈출한다고 표현한다. 매개변수 이름의 콜론(:) 뒤에 @escaping 키워드를 사용한다.

반면 함수로 전달된 클로저가 함수 종료 후에 사용할 필요가 없을 때는 기본적인 비탈출 클로저를 사용한다.

매개변수 클로저인 a와 b는 반환 값으로 사용될 수 있으므로 탈출 클로저이다.

typealias closureType = () -> Void

func returnClosure(a: @escaping closureType, b: @escaping closureType, isTrue: Bool) -> closureType {
    isTrue ? a : b
}

let closureA = { print("A") }
let closureB = { print("B") }

let resultClosure = returnClosure(a: closureA, b: closureB, isTrue: true)
resultClosure() // A

클로저에서 강한참조 순환 문제

클로저에서도 강한참조 순환 문제가 발생할 수 있다.

아래의 코드에서 Person 클래스 내부의 older라는 클로저는 age를 참조하고 있다. person이라는 클래스의 인스턴스를 만든다. if문에서 order라는 변수는 person의 older를 참조하며 older는 age를 참조한다.

person을 nil로 바꾸게 되면, older와 age와의 참조 관계가 남아있기에 참조카운트가 0이 아니어서 deinit이 실행되지 않는다. 결국 메모리 누수가 발생하게 된다.

class Person {
    var age: Int = 99
    
    lazy var older: () -> Void = {
        self.age += 1
    }
    
    deinit {
        print("deinit")
    }
}

var person: Person? = Person()

if let older = person?.older {
    older()
}
print(person?.age) // Optional(100)

person = nil

[weak self]

해당 문제를 해결하기 위해서는 [weak self]를 활용한다. 아래에서 약한 참조에 대해 추가설명을 하였다.

class Person {
    var age: Int = 99
    
    lazy var older: () -> Void = { [weak self] in
        self?.age += 1
    }
    
    deinit {
        print("deinit")
    }
}

var person: Person? = Person()
print(person?.age) // Optional(99)

if let older = person?.older {
    older()
}
print(person?.age) // Optional(100)

person = nil// deinit

약한 참조

참조 횟수를 증가시키지 않는다. 키워드로는 weak와 unowned가 있다.

weak

약한 참조이다. 자신이 참조하는 인스턴스가 메모리에서 해제될 수도 있다는 전제하에 사용한다. 값이 있거나, 메모리 해제시 nil이 할당되어야 하기에 옵셔널 변수여야 한다.

unowned

미소유 참조이다. 자신이 참조하는 인스턴스가 항상 메모리에 존재할 것이라는 전제하에 사용한다.

사람과 신용카드의 관계를 예로 들 수 있겠다. 사람은 신용카드를 소지하거나 소지하지 않을 수 있다(var). 반대로 신용카드는 존재한다면 반드시 소유자가 존재해야 한다(unowned). 이러한 확신에서 unowned를 사용할 수 있다. 사람이 nil이 되는 경우(죽음..?)에 신용카드는 없어진다.

withoutActuallyEscaping

비탈출 클로저인데 다른 함수에서 탈츨 클로저를 요구하는 상황이 있다. 이때에는 withoutActuallyEscaping를 사용할 수 있다. 그러면 비탈출 클로저를 탈출 클로저처럼 사용할 수 있다.

let numbers: [Int] = [1, 2, 3, 4, 5]

let even = { $0 % 2 == 0 }
let odd = { $0 % 2 == 1 }

func getCounts(array: [Int], closure: (Int) -> Bool) -> Int {
    return withoutActuallyEscaping(closure, do: { escapableClosure in
        return array.lazy.filter { escapableClosure($0) }.count
    })
}

let evenCounts = getCounts(array: numbers, closure: even)

13.7 자동 클로저

함수의 전달인자로 전달하는 표현을 자동으로 변환해주는 클로저를 의미한다. 자동 클로저는 전달인자를 갖지 않는다. 클로저가 호출되기 전까지 클로저 내부의 코드가 동작하기 않기에 연산을 지연시켜 코드의 실행을 제어할 수 있다.

첫번째 숫자를 제거하는 removeFirstNumber 클로저는 내부 코드를 미리 실행(연산)하지 않고 가지고만 있다.

var numbers: [Int] = [1, 2, 3, 4, 5]

let removeFirstNumber: () -> Int = {
    return numbers.removeFirst()
}

removeFirstNumber()
print(numbers.count) // 4

@autoclosure

해당 코드는 자동 클로저를 사용한 예시이다. @autoclosure 키워드는 numbers.removeFirst()의 결과인 숫자 1을 → 매개변수가 없는 Int 타입을 반환하는 클로저로 변환시켜 준다.

자동 클로저를 과하게 사용한다면 타입이 달라지기 때문에 코드를 이해하기 어렵게 만들 수 있다.

var numbers: [Int] = [1, 2, 3, 4, 5]

func manageNumbers(_ closure: @autoclosure () -> Int) {
    print(closure())
}

manageNumbers(numbers.removeFirst())

기본적으로 @autoclosure는 @noescape 속성을 포함한다. 만약 탈출하는 클로저로 사용하고 싶다면 @escaping 속성을 붙이면 된다.

var numbers: [Int] = [1, 2, 3, 4, 5]

func manageNumbers(_ closure: @autoclosure @escaping () -> Int) -> (() -> Int) {
    return closure
}

let closure = manageNumbers(numbers.removeFirst())
print(numbers.count) // 5

closure()
print(numbers.count) // 4