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Optional

Optional의 정의 이해하기​

Swift의 Optional 데이터 타입은 다른 프로그래밍 언어에서는 보기 드문 새로운 개념입니다. Swift는 안정성 높은 언어이기 때문에 오류를 별로 좋아하지 않습니다. 따라서 Optional 타입의 목적은 변수 또는 상수에 값이 할당되지 않은 상황을 처리하기 위해 안전하고 일관된 접근 방식을 제공하는 것입니다.

또한 null safety를 보장하는 Swift는 nil의 가능성을 가지고 있는 변수를 나타내기 위해서 사용하고 readability와 code dfficiency에 도움을 줍니다. 이 때문에 complietime에서 잡을 수 있는 에러의 종류를 늘려주니 개발자에게 도움됩니다.

옵셔널 사용법에 앞서서 오늘 공부할 Optional의 4가지를 보고 가겠습니다.

//Forced unwrapping == 억지로 내용을 까보기 // 강제 언래핑

//Optional binding (if let) == 부드럽게 내용을 까보기1 // 옵셔널 바인딩

//Optional binding (guard) == 부드럽게 내용을 까보기2 // 옵셔널 바인딩

//Nil coalescing == 내용을 까봤더니, 값이 없으면 디폴트 값을 주자

Optional 사용법​

Optional을 사용하기 위해서는 데이터 타입 어노테이션 뒤에 ? 문자를 두어 Optional이 되도록 합니다. 아래는 정수형 Optional을 선언한 것입니다:

 var user: Int?

user는 정숫값이 할당되거나 아무런 값도 할당되지 않을 수 있다는 것을 선언한 것입니다. 이를 내부적으로 컴파일러와 런타임의 관점에서 보면, 어떤 값도 할당되지 않은 Optional은 실제로 nil 값을 자동으로 참조하게 됩니다.

Optional 값에 데이터가 할당 되어있는 있는지를 확인은 다음과 같이 할 수 있습니다:

var index: Int?

if index != nil {
// index 안에 변수가 있음
} else {
// index 변수는 값이 할당되어 있지 않다
}

만약 Optional에 값이 할당되었다면, 해당 값이 Optional 내에 래핑되었다고 말할 수 있습니다.

강제 언래핑​

Optional 안에 래핑된 값을 사용할 때는 강제 언래핑이라는 개념을 이용하게 됩니다. 간단히 말해, 래핑된 값은 Optional 데이터 타입에서 옵셔널 이름 뒤에 !를 붙여 강제로 추출할 수 있습니다.

강제 언래핑의 개념을 좀 더 자세히 살펴보기 위해 다음과 같이 할 수 있습니다:

var index: Int?

index = 3

var junhaArray = ["J", "U", "N", "H", "A"]

if index != nil {
	print(junhaArray[index!])
} else {
	print("index does not contain a value")
}

이 코드는 이름을 나타내는 문자열 배열의 인덱스를 담는 Optional 변수를 사용하고 있습니다. 만약 index Optional 변수에 값이 할당되면, 배열의 해당 위치에 있는 알파벳이 콘솔에 출력됩니다. index 변수가 Optional 타입이기 때문에, 변수명 뒤에 !를 붙여 값을 강제로 언래핑하게 됩니다.

print(junhaArray[index!])

반대로, 앞의 코드에서 느낌표를 빼서 index 변수가 언래핑되지 않는다면 컴파일러는 다음과 같은 에러가 납니다.

만약에, 위 코드에서 느낌표를 빼고 index 변수가 언래핑되지 않는다면 아래와 같이 컴파일러가 에러를 보여줍니다:

Value of optional type 'Int?' must be unwrapped to a value of type 'Int'

! 는 암시적 추출 옵셔널이라는 것을 이해하고 ? 는 Optional 이라는 것을 이해하셨나요? ! 는 Optional이 아닌 일반 값과 연산이 가능합니다. 즉 ! 로 Optional을 선언한 변수의 경우 개발자가 알아서 nil이 아닌 경우에만 이를 사용할 것이라고 믿는 것입니다. 때문에 지나치게 ! 를 많이 사용하게 된다면 runtime error의 가능성이 높아집니다. 추가적으로 ? 로 선언된 경우에는 다른 일반값들과 불가능합니다.

Optional 언래핑을 하지 않는다면?​

Optional 언래핑을 하지 않고 데이터를 추출하게 된다면 어떻게 될까요? 아래는 그에 대한 예시 코드입니다:

var user: String?
var user = "박준하"
print(user) // Optional("박준하")

위와 같이 저희가 원하는 데이터가 아닌 Optional이라는 것에 감싸진 데이터를 볼 수 있습니다. 위 코드처럼 데이터가 확정적으로 넣어져있다고 한다면 강제 Optional을 사용할 수 있지만 안전하게 언래핑을 하는 방법은 없을까요?

Optional 바인딩​

지금부터는 강제 언래핑과 같은 무식한 방법이 아닌 옵셔널로 할당된 값을 Optional 바인딩을 이용해서 임시 변수나 상수에 할당하는 방법을 알아봅시다:

var optionalName: String? = "Junha"

if let constantName = optionalName {
    print("The name is \(constantName)") // 출력: The name is Junha
}

if var variableName = optionalName {
    variableName = "JJunhaa"
    print("The name is \(variableName)") // 출력: The name is JJunhaa
}

optionalName = nil

// if-let 구문을 사용한 옵셔널 바인딩 (optionalName이 nil인 경우)
if let constantName = optionalName {
    print("The name is \(constantName)") // 이 부분은 실행되지 않음
} else {
    print("optionalName is nil") // 출력: optionalName is nil
}

위 코드는 세 가지 작업을 수행합니다. 첫 번째 작업은 주어진 Optional이 값을 가지고 있는지를 확인하는 것이고, 두 번째 작업은 Optional 변수가 값을 가지고 있을 때, 그 값을 새 변수에 할당하고 이를 수정하는 것입니다. 세 번째 작업은 if-let 구문을 사용해 Optional이 nil인 경우를 처리하는 것입니다. 이처럼 앞서 언급한 강제 언래핑 예제를 Optional binding을 사용하는 방식으로 수정할 수 있습니다.

var index: Int? = 3
var junhaArray = ["J", "U", "N", "H", "A"]

if let index = index {
    print(junhaArray[index]) // 출력: "H"
} else {
    print("index does not contain a value")
}

func printArrayValue(at index: Int?) {
    guard let index = index else {
        print("index does not contain a value")
        return
    }
    print(junhaArray[index]) // 출력: "H"
}

printArrayValue(at: index)

위 코드는 index 변수에 할당된 값을 Optional binding을 통해 nameValue라는 임시 상수에 할당하고, 이를 배열의 인덱스로 사용합니다. nameValue는 if 구문 내에서만 유효한 상수이기 때문에, if 구문이 종료되면 이 상수는 더 이상 사용할 수 없습니다. 그렇기 때문에 동일한 이름의 변수를 다른 곳에서 다시 사용해도 충돌이 발생하지 않습니다.

Optional 바인딩의 역사​

Swift 5.7부터는 if let뿐만 아니라 guard let 구문도 도입되어, Optional을 좀 더 간편하게 처리할 수 있게 되었습니다. 굳이 한 번만 사용할 값을 미리 선언하지 않고, if let을 사용해 바로 언래핑하는 방법이 생긴 것이죠.

본래의 Swift 5.7 버전 전에는 아래와 같이 사용했습니다:

// guard let
guard let self = self else { return }

// if let
if let testData = testData {
    print(testData)
}

기존의 Optional 값을 벗겨내기 위해서 같은 이름을 중복해서 사용해왔습니다.

하지만 Swift 5.7버전 이후부터는 아래와 같이 사용할 수 있습니다:

// guard let
guard let self else { return }

// if let
if let testData {
    print(testData)
}

동일한 이름으로 바인딩할 수 있어 코드가 더 간결하고 직관적으로 작성될 수 있습니다.

Optional binding - if let​

var index: Int?

index = 3

var junhaArray = ["J", "U", "N", "H", "A"]

if let index {
	print(index)
} else {
	print("index does not contain a value")
}

이와 같은 방식을 사용하게 되면 더 이상 임시 값을 Optional에 할당할 필요가 없어집니다.

아래와 같이 Optional binding을 사용하여 여러 선택 사항을 풀고 조건식을 포함할 수도 있습니다:

if let 상수이름1, let 상수이름2, let 옵셔널 이름3, ... <조건식> {
}

예를 들어, 다음의 코드의 약식 Optional binding을 사용하여 한 줄의 코드 내에서 2개의 Optional을 언래핑한다.

var pet1: String?
var pet2: String?

pet1 = "cat"
pet2 = "dog"

if let pet1, let pet2 {
	print(pet1)
	print(pet2)
} else {
	print("insufficient pets")
}

위에 설명에 있든 조건식을 아래와 같이 사용할 수도 있습니다.

if let pet1, let pet2, petCount > 1 {
	print(pet1)
	print(pet2)
} else {
	print("insufficient pets")
}

앞의 예제에서 petCount에 할당된 값이 1보다 크지 않다면 Optional binding이 수행되지 않을 것이다.

또한, 암묵적으로 언래핑되도록 Optional을 선언할 수도 있다. 이런 방식으로 Optional을 선언하면 강제 언래핑이나 옵셔널 바인딩을 하지 않아도 값에 접근할 수 있다. Optional을 선언할 때 물음표(?) 대신 느낌표(!)를 사용하여 암묵적으로 언래핑되도록 하는 것이다.

var index: Int!

index = 3

var junhaArray = ["J", "U", "N", "H", "A"]

if let index != nil {
	print(junhaArray[index])
} else {
	print("index does not contain a value")
}

이제 index Optional 변수는 암묵적으로 언래핑되도록 선언되어, 앞의 코드에서 배열의 인덱스로 사용될 때 값을 언래핑할 필요가 없게됩니다.

Optional binding - guard let​

지금부터는 guard let을 사용한 언래핑을 알아보겠습니다:

guard let 상수이름1 = 옵셔널이름1,
      let 상수이름2 = 옵셔널이름2,
      let 상수이름3 = 옵셔널이름3, // 옵셔널 값이 nil이 아닐 때 바인딩
      <조건식> else {
    // 조건이 충족되지 않을 때 실행되는 블록
    return // 또는 다른 조기 종료 명령어
}

guard let 구문은 옵셔널 바인딩을 통해 옵셔널 값이 유효한지 검사하고, 조건이 충족되지 않을 때 코드의 흐름을 조기에 종료하는 데 사용됩니다. 위와 같이 여러 개의 옵셔널 값을 동시에 바인딩할 때도 사용할 수 있습니다.

아래 코드는 guard let에 대한 기본적인 예제입니다:

var name: String?
name = "준하"

func printParsedInt(from: String) {
        guard let parsedInt = Int(from) else {
                print("Int로 컨버팅 안됩니다")
                return
        }
        print(parsedInt)
}

커버팅이란? → 변환을 말하는 것입니다.

Optional binding - 공통점/차이점​

guard let과 if let을 처음 접했을 때는 각각의 용도와 차이점이 명확하지 않아 언제 어떻게 사용해야 할지 감이 잘 잡히지 않을 수 있습니다. 지금부터 차이점과 공통점에 대해서 설명드리겠습니다.

guard let과 if let은 모두 Optional binding을 위해 사용하는 것이 공통점입니다.

guard let은 전역적으로 사용할 수 있는 변수를 바인딩하는 데 사용됩니다. 이 구문은 항상 else 블록을 필요로 하며, return, break, continue, throw와 같은 제어문을 사용하여 함수나 루프의 흐름을 제어해야 합니다. 이로 인해, 조건이 충족되지 않을 경우 함수의 실행을 조기에 종료하거나 루프를 중단할 수 있습니다. 이러한 방식은 코드의 흐름을 명확히 하고, 조건이 충족되지 않는 경우의 처리를 구분하여 가독성을 높이는 데 유리합니다.

반면, if let은 지역 변수를 바인딩하며, else 블록을 선택적으로 사용할 수 있습니다. 조건이 충족되지 않아도 함수나 루프의 흐름은 계속 진행됩니다. 이로 인해, if let은 조건에 따른 처리가 상대적으로 유연하며, 상황에 따라 else 블록 없이 사용할 수 있어 코드가 더 간결하게 작성될 수 있습니다.

결론적으로, guard let을 사용하면 코드의 가독성이 더 좋아질 수 있으며, 조건이 충족되지 않을 경우의 처리를 명확히 할 수 있습니다. 반면, if let은 더 유연한 조건 처리를 가능하게 하며, else 블록을 생략할 수 있는 장점이 있습니다.

Optional Nil coalescing​

다음은 Nil coalescing입니다. Nil coalescing을 설명하기 전에 예제를 먼저 보여드리겠습니다:

var name: String?
name = "준하"
let myName: String = name ?? "이름"

Nil coalescing은 초기 값을 정해주거나 nil일 경우를 대비하는 것입니다. 프로젝트를 진행하면서 서버통신을 할 때 서버의 값이 들어오지 않았을 때나 초기 테스트에 사용하면 매우 유용합니다.

값이 없거나 nil을 할당할 수 있는 변수와 상수​

스위프트의 Optional에 대해 마지막으로 살펴봐야할 부분은 할당된 값이 없거나 nil을 할당할 수 있는 것은 Optional 타입뿐이라는 점이다. 즉, 스위프트에서 Optional이 아닌 변수 또는 상수에는 nil을 할당할 수 없다. 예를 들어, 다음의 코드는 모두 컴파일 에러가 날 것이다. 그 이유는 Optional로 선언된 변수가 아니기 때문이다.

var testInt = nil // 유효하지 않은 코드
var testString: String = nil // 유효하지 않은 코드
var testConstant = nil // 유효하지 않은 코드

Optional 뜯어보기​

지금부터는 제가 Optional을 뜯으면서 발견한 것을 공유해보도록 하겠습니다.

Optional의 내부적인 코드는 제네릭 enum입니다.

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

값이 있는 경우에 Some으로 표기되며 Optional 내부에는 값이 있을 수 있습니다. 이 경우 값을 저장하고 해당 값을 가져올 수 있습니다. 반대로 값이 없는 경우를 None이라고 하며 Optional 내부에 값이 없을 수 있습니다. 이의 경우 nil을 가지며, 이를 통해 값이 없을 나타내게 됩니다.