Swift 공식 문서 정리 - 확장 (Extensions)

안녕하세요. 오늘은 Swift의 '확장(Extensions)'에 대해 알아보겠습니다. 확장을 사용하면 기존 타입에 새로운 기능을 쉽게 추가할 수 있어, 코드의 재사용성과 유연성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

📌 확장이란?

확장(Extensions)은 기존의 클래스, 구조체, 열거형, 프로토콜에 새로운 기능을 추가하는 방법입니다. 심지어 소스 코드에 접근할 수 없는 타입도 확장할 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 이를 '소급 모델링(retroactive modeling)'이라고 합니다.

참고: Swift의 확장은 Objective-C의 카테고리와 유사하지만, Swift 확장은 이름이 없다는 차이가 있습니다.

📌 확장으로 할 수 있는 것

Swift에서 확장을 통해 다음과 같은 기능을 추가할 수 있습니다:

1. 계산된 프로퍼티 (인스턴스 및 타입 프로퍼티)
2. 메서드 (인스턴스 및 타입 메서드)
3. 새로운 초기화 구문
4. 서브스크립트
5. 중첩 타입
6. 프로토콜 준수

중요한 제한 사항: 확장은 기존 기능을 재정의할 수 없으며, 저장 프로퍼티를 추가하거나 기존 프로퍼티에 프로퍼티 관찰자를 추가할 수 없습니다.

📌 확장 구문

확장은 extension 키워드를 사용하여 선언합니다:

extension SomeType {
    // 여기에 SomeType에 추가할 새 기능을 작성합니다
}

프로토콜을 준수하도록 타입을 확장할 수도 있습니다:

extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProtocol {
    // 프로토콜 요구사항 구현
}

📌 계산된 프로퍼티 추가하기

확장을 통해 기존 타입에 계산된 프로퍼티를 추가할 수 있습니다. 다음 예제는 Swift의 Double 타입에 거리 단위 변환 프로퍼티를 추가합니다:

extension Double {
    var km: Double { return self * 1_000.0 }
    var m: Double { return self }
    var cm: Double { return self / 100.0 }
    var mm: Double { return self / 1_000.0 }
    var ft: Double { return self / 3.28084 }
}

let oneInch = 25.4.mm
print("1인치는 \(oneInch) 미터입니다")
// 출력: "1인치는 0.0254 미터입니다"

let threeFeet = 3.ft
print("3피트는 \(threeFeet) 미터입니다")
// 출력: "3피트는 0.914399970739201 미터입니다"

이러한 확장을 사용하면 단위 변환 계산을 아주 직관적으로 표현할 수 있습니다:

let aMarathon = 42.km + 195.m
print("마라톤은 \(aMarathon) 미터입니다")
// 출력: "마라톤은 42195.0 미터입니다"

📌 초기화 구문 추가하기

확장을 통해 기존 타입에 새로운 초기화 구문을 추가할 수 있습니다.

중요: 클래스 확장에는 편의 초기화 구문만 추가할 수 있으며, 지정 초기화 구문이나 초기화 해제 구문은 추가할 수 없습니다.

다음은 Rect 구조체에 중심점과 크기로 초기화하는 새 초기화 구문을 추가하는 예제입니다:

struct Size {
    var width = 0.0, height = 0.0
}

struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
}

struct Rect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
}

extension Rect {
    init(center: Point, size: Size) {
        let originX = center.x - (size.width / 2)
        let originY = center.y - (size.height / 2)
        self.init(origin: Point(x: originX, y: originY), size: size)
    }
}

let centerRect = Rect(center: Point(x: 4.0, y: 4.0),
                      size: Size(width: 3.0, height: 3.0))
// centerRect의 원점은 (2.5, 2.5)이고 크기는 (3.0, 3.0)입니다

이 예제에서 Rect 구조체는 원래 기본 초기화 구문과 멤버별 초기화 구문만 가지고 있었지만, 확장을 통해 중심점과 크기로 초기화하는 새로운 방법을 추가했습니다.

📌 메서드 추가하기

확장을 통해 기존 타입에 새로운 인스턴스 메서드와 타입 메서드를 추가할 수 있습니다:

extension Int {
    func repetitions(task: () -> Void) {
        for _ in 0..<self {
            task()
        }
    }
}

3.repetitions {
    print("안녕하세요!")
}
// 출력:
// 안녕하세요!
// 안녕하세요!
// 안녕하세요!

이 확장을 통해 정수에 repetitions(task:) 메서드를 추가하여, 특정 작업을 해당 숫자만큼 반복 실행할 수 있게 되었습니다.

변경 메서드(Mutating Methods)

구조체나 열거형은 self를 변경하는 메서드에 mutating 키워드를 사용해야 합니다:

extension Int {
    mutating func square() {
        self = self * self
    }
}

var someInt = 3
someInt.square()
// someInt는 이제 9입니다

이 확장은 정수 값을 제곱하여 자기 자신을 변경하는 메서드를 추가합니다.

📌 서브스크립트 추가하기

확장을 통해 기존 타입에 새로운 서브스크립트를 추가할 수 있습니다:

extension Int {
    subscript(digitIndex: Int) -> Int {
        var decimalBase = 1
        for _ in 0..<digitIndex {
            decimalBase *= 10
        }
        return (self / decimalBase) % 10
    }
}

746381295[0]  // 5 반환
746381295[1]  // 9 반환
746381295[2]  // 2 반환
746381295[8]  // 7 반환

이 확장은 정수의 특정 자릿수에 접근할 수 있는 서브스크립트를 추가합니다. 예를 들어, 숫자의 오른쪽에서부터 0번 인덱스는 일의 자리, 1번 인덱스는 십의 자리를 나타냅니다.

📌 중첩 타입 추가하기

확장을 통해 기존 타입에 새로운 중첩 타입을 추가할 수 있습니다:

extension Int {
    enum Kind {
        case negative, zero, positive
    }
    
    var kind: Kind {
        switch self {
        case 0:
            return .zero
        case let x where x > 0:
            return .positive
        default:
            return .negative
        }
    }
}

func printIntegerKinds(_ numbers: [Int]) {
    for number in numbers {
        switch number.kind {
        case .negative:
            print("- ", terminator: "")
        case .zero:
            print("0 ", terminator: "")
        case .positive:
            print("+ ", terminator: "")
        }
    }
    print("")
}

printIntegerKinds([3, 19, -27, 0, -6, 0, 7])
// 출력: "+ + - 0 - 0 + "

이 확장은 Int 타입에 숫자의 부호를 나타내는 Kind 열거형과 해당 정수의 종류를 반환하는 kind 계산 프로퍼티를 추가합니다.

📌 확장의 실용적 활용 사례

확장은 다음과 같은 상황에서 특히 유용합니다:

1. 표준 라이브러리 타입 확장: String, Array, Int 등에 프로젝트에 특화된 기능 추가
2. 프로토콜 준수: 기존 타입이 새 프로토콜을 준수하도록 만들기
3. 코드 구성: 큰 타입의 기능을 논리적 그룹으로 분리
4. Swiftier API: Objective-C API를 Swift 스타일로 개선
5. 기능 모듈화: 특정 기능만 필요한 경우에 선택적으로 확장 가능

📌 확장의 장점

1. 코드 재사용성: 기존 타입에 새로운 기능을 쉽게 추가
2. 소스 접근 없이 확장 가능: 표준 라이브러리나 서드파티 프레임워크의 타입도 확장 가능
3. 코드 분리와 구성: 관련 기능을 논리적으로 분리하여 가독성 향상
4. 유지보수성: 원본 타입을 수정하지 않고 새 기능 추가 가능
5. 프로토콜 지향 프로그래밍: 프로토콜 확장과 함께 강력한 추상화 제공

📌 확장 사용 시 주의사항

1. 저장 프로퍼티 추가 불가: 확장으로는 저장 프로퍼티를 추가할 수 없습니다
2. 기존 기능 재정의 불가: 이미 존재하는 기능을 변경할 수 없습니다
3. 초기화 구문 제한: 클래스에는 편의 초기화 구문만 추가할 수 있습니다
4. 프로토콜 확장 제한: 프로토콜 확장에서 제공하는 구현은 직접 재정의할 수 없습니다
5. 네이밍 충돌 주의: 다양한 확장으로 인한 이름 충돌 가능성에 주의해야 합니다

📌 정리

Swift의 확장은 기존 타입에 새로운 기능을 추가하는 방법을 제공합니다. 코드 재사용성, 모듈화, 가독성을 높이는 데 기여하며, 프로토콜 지향 프로그래밍의 도구로 사용됩니다.

확장을 통해 Swift 표준 라이브러리나 외부 프레임워크의 타입을 우리의 필요에 맞게 확장함으로써, 더 표현력 있고 직관적인 코드를 작성할 수 있습니다.