Swift 공식 문서 정리 - 에러 처리 (Error Handling)

안녕하세요. 오늘은 Swift '에러 처리(Error Handling)'에 대해 알아보겠습니다. 실제 앱 개발 시 발생하는 다양한 예외 상황을 어떻게 처리할 수 있는지, Swift의 에러 처리 메커니즘을 통해 살펴보겠습니다.

📌 에러 처리란? (Introduction to Error Handling)

에러 처리는 프로그램이 실행 중에 발생하는 예상치 못한 상황에 대응하고 복구하는 프로세스입니다. Swift는 런타임에 발생 가능한 에러를 던지고(throw), 포착하고(catch), 전파(propagate)하는 강력한 메커니즘을 제공합니다.

옵셔널이 값의 부재를 표현하는 방법이라면, 에러 처리는 '왜' 작업이 실패했는지에 대한 정보까지 제공합니다. 이를 통해 코드는 상황에 맞게 더 적절하게 대응할 수 있습니다.

실제 사례: 파일을 읽는 작업에서 '파일이 존재하지 않음', '권한 부족', '포맷 불일치' 등 다양한 이유로 실패할 수 있습니다. 에러 처리를 통해 이러한 상황을 구분하여 처리할 수 있습니다.

📌 에러 표현과 던지기 (Representing and Throwing Errors)

에러 정의하기

Swift에서 에러는 Error 프로토콜을 준수하는 타입으로 표현됩니다. 일반적으로 열거형(enum)을 사용하여 관련된 에러 조건들을 그룹화합니다:

enum VendingMachineError: Error {
    case invalidSelection
    case insufficientFunds(coinsNeeded: Int)
    case outOfStock
}

포인트: 열거형은 에러 조건을 모델링하는데 이상적이며, 관련 값(associated values)을 통해 추가 정보를 전달할 수 있습니다.

에러 던지기

에러가 발생했을 때는 throw 키워드를 사용하여 에러를 '던집니다':

throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

이 코드는 "자판기에 5코인이 더 필요합니다"라는 에러를 발생시킵니다.

📌 에러 처리 방법 (Handling Errors)

Swift에서는 에러를 처리하는 4가지 주요 방법이 있습니다:

1. 에러 전파하기 (Propagating Errors)

함수가 내부적으로 에러를 발생시킬 수 있다면, 함수 선언에 throws 키워드를 추가하여 이를 호출자에게 알립니다:

func canThrowErrors() throws -> String

func vend(itemNamed name: String) throws {
    guard let item = inventory[name] else {
        throw VendingMachineError.invalidSelection
    }
    
    guard item.count > 0 else {
        throw VendingMachineError.outOfStock
    }
    
    guard item.price <= coinsDeposited else {
        throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: item.price - coinsDeposited)
    }
    
    // 판매 과정 수행...
}

throws 함수: 에러를 발생시킬 수 있는 함수는 throws 키워드로 표시하며, 이러한 함수를 호출할 때는 try 키워드를 사용해야 합니다.

에러를 던질 수 있는 함수를 호출할 때는 반드시 try 키워드를 사용합니다:

func buyFavoriteSnack(person: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
    let snackName = favoriteSnacks[person] ?? "Candy Bar"
    try vendingMachine.vend(itemNamed: snackName)
}

2. do-catch로 에러 처리하기

do-catch 구문을 사용하면 에러를 포착하고 처리할 수 있습니다:

do {
    try buyFavoriteSnack(person: "Alice", vendingMachine: vendingMachine)
    print("구매 성공! 맛있게 드세요.")
} catch VendingMachineError.invalidSelection {
    print("잘못된 선택입니다.")
} catch VendingMachineError.outOfStock {
    print("품절입니다.")
} catch VendingMachineError.insufficientFunds(let coinsNeeded) {
    print("잔액이 부족합니다. \(coinsNeeded)코인을 더 넣어주세요.")
} catch {
    print("예상치 못한 에러: \(error).")
}

캐치 패턴: catch 뒤에 특정 에러 패턴을 지정하거나, 패턴 없이 모든 에러를 포착할 수 있습니다.

여러 에러를 한꺼번에 처리하고 싶다면 콤마로 구분하여 지정할 수도 있습니다:

catch VendingMachineError.invalidSelection, VendingMachineError.insufficientFunds, VendingMachineError.outOfStock {
    print("선택이 잘못되었거나, 품절이거나, 잔액이 부족합니다.")
}

3. 옵셔널 값으로 에러 변환하기

try?를 사용하면 에러를 옵셔널 값으로 변환할 수 있습니다. 함수가 에러를 던지면 결과는 nil이 됩니다:

// 에러 발생 시 x는 nil이 됩니다
let x = try? someThrowingFunction()

// 위 코드는 다음과 동일합니다
let y: Int?
do {
    y = try someThrowingFunction()
} catch {
    y = nil
}

실용적 사용법: try?는 여러 접근 방식을 시도하면서 첫 번째 성공한 결과를 사용하고 싶을 때 유용합니다:

func fetchData() -> Data? {
    if let data = try? fetchDataFromDisk() { return data }
    if let data = try? fetchDataFromServer() { return data }
    return nil
}

4. 에러 전파 비활성화하기

함수가 실제로 에러를 던지지 않을 것이라고 확신한다면 try!를 사용하여 에러 전파를 비활성화할 수 있습니다:

let photo = try! loadImage(atPath: "./Resources/John Appleseed.jpg")

주의: try!는 만약 에러가 발생하면 런타임 크래시를 발생시킵니다. 절대적으로 확신할 수 있는 경우에만 사용하세요.

📌 에러 타입 지정 (Specifying Error Types)

Swift 5.7부터는 함수가 던질 수 있는 에러의 타입을 명시적으로 지정할 수 있습니다:

enum StatisticsError: Error {
    case noRatings
    case invalidRating(Int)
}

func summarize(_ ratings: [Int]) throws(StatisticsError) {
    guard !ratings.isEmpty else { throw .noRatings }

    var counts = [1: 0, 2: 0, 3: 0]
    for rating in ratings {
        guard rating > 0 && rating <= 3 else { throw .invalidRating(rating) }
        counts[rating]! += 1
    }

    print("*", counts[1]!, "-- **", counts[2]!, "-- ***", counts[3]!)
}

타입이 지정된 던지기(Typed Throws): 함수가 던질 수 있는 에러 타입을 throws(타입이름)으로 명시하면 컴파일러가 타입 체크를 수행할 수 있습니다.

타입이 지정된 에러를 포착할 때는 해당 에러 타입에 맞는 처리가 가능합니다:

do throws(StatisticsError) {
    try summarize(ratings)
} catch {
    switch error {
    case .noRatings:
        print("평점 데이터가 없습니다")
    case .invalidRating(let rating):
        print("유효하지 않은 평점: \(rating)")
    }
}

이점: 에러 타입을 명시하면 코드의 안전성이 높아지고, 모든 에러 케이스를 처리했는지 컴파일러가 확인할 수 있습니다.

📌 정리 작업 지정 (Cleanup Actions with defer)

defer 구문을 사용하면 현재 코드 블록이 종료될 때 실행될 코드를 지정할 수 있습니다. 이는 함수가 정상적으로 종료되든, 에러가 발생하든 상관없이 실행됩니다:

func processFile(filename: String) throws {
    if exists(filename) {
        let file = open(filename)
        defer {
            close(file)  // 함수 종료 시 항상 파일을 닫습니다
        }
        
        while let line = try file.readline() {
            // 파일 처리 코드...
        }
    }
}

defer의 실행 순서: 여러 defer 블록이 있다면 마지막에 정의된 것부터 역순으로 실행됩니다.

defer는 다음과 같은 상황에서 유용합니다:

• 파일 핸들, 네트워크 연결 등의 리소스 해제
• 잠금(lock) 해제
• 임시 상태 복원

📌 실제 예제: 자판기 시뮬레이션

다음은 지금까지 배운 에러 처리 기법을 종합적으로 활용한 자판기 예제입니다:

// 상품 구조체
struct Item {
    var price: Int
    var count: Int
}

// 자판기 클래스
class VendingMachine {
    var inventory = [
        "Candy Bar": Item(price: 12, count: 7),
        "Chips": Item(price: 10, count: 4),
        "Pretzels": Item(price: 7, count: 11)
    ]
    var coinsDeposited = 0
    
    // 에러를 던질 수 있는 메서드
    func vend(itemNamed name: String) throws {
        guard let item = inventory[name] else {
            throw VendingMachineError.invalidSelection
        }
        
        guard item.count > 0 else {
            throw VendingMachineError.outOfStock
        }
        
        guard item.price <= coinsDeposited else {
            throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: item.price - coinsDeposited)
        }
        
        // 판매 처리
        coinsDeposited -= item.price
        
        var newItem = item
        newItem.count -= 1
        inventory[name] = newItem
        
        print("\(name) 상품이 나왔습니다")
    }
}

// 사용 예시
let favoriteSnacks = [
    "Alice": "Chips",
    "Bob": "Licorice",
    "Eve": "Pretzels",
]

var vendingMachine = VendingMachine()
vendingMachine.coinsDeposited = 8

do {
    try buyFavoriteSnack(person: "Alice", vendingMachine: vendingMachine)
    print("구매 성공!")
} catch VendingMachineError.invalidSelection {
    print("선택한 상품이 없습니다.")
} catch VendingMachineError.outOfStock {
    print("품절입니다.")
} catch VendingMachineError.insufficientFunds(let coinsNeeded) {
    print("잔액이 부족합니다. \(coinsNeeded)코인을 더 넣어주세요.")
} catch {
    print("예상치 못한 에러: \(error)")
}

📌 정리: Swift의 에러 처리 철학

Swift의 에러 처리 시스템은 다음과 같은 철학을 바탕으로 합니다:

1. 명시성: 에러를 던질 수 있는 함수는 throws로 명확히 표시됩니다.
2. 타입 안전성: 에러도 타입 시스템의 일부로, 컴파일 타임에 많은 문제를 잡아낼 수 있습니다.
3. 비용 효율성: Swift의 에러 처리는 예외 처리와 달리 스택 되감기(stack unwinding)가 없어 성능상 이점이 있습니다.
4. 통합성: 옵셔널, 타입 시스템 등 Swift의 다른 기능과 자연스럽게 통합됩니다.

에러 처리를 잘 활용하면 더 안정적이고 유지보수하기 쉬운 코드를 작성할 수 있으며, 예상치 못한 상황에서도 대응할 수 있습니다.