Obj-C 공식 문서 정리 - 연관 참조(Associative References)

안녕하세요! 이번에는 Objective-C의 연관 참조(Associative References)에 대해 알아보겠습니다. 이 기능을 사용하면 클래스 선언을 수정하지 않고도 객체에 저장 공간을 추가할 수 있어 매우 유용합니다.

📌 연관 참조란?

OS X v10.6부터 사용 가능한 연관 참조는 기존 클래스에 객체 인스턴스 변수를 추가하는 것을 시뮬레이션합니다. 연관 참조를 사용하면 클래스 선언을 수정하지 않고도 객체에 저장 공간을 추가할 수 있습니다.

연관 참조(Associative References): 기존 클래스의 코드를 수정하지 않고 런타임에 객체에 동적으로 데이터를 연결할 수 있는 메커니즘입니다.

이 기능은 다음과 같은 상황에서 특히 유용합니다:

• 클래스의 소스 코드에 접근할 수 없는 경우
• 바이너리 호환성 이유로 객체 레이아웃을 변경할 수 없는 경우

연관 참조는 키를 기반으로 합니다. 어떤 객체에든 서로 다른 키를 사용하여 원하는 만큼 많은 연관을 추가할 수 있습니다. 또한 연관 관계는 소스 객체의 수명 동안 적어도 연관된 객체가 유효하게 유지되도록 할 수 있습니다.

📌 연관 관계 생성하기

Objective-C 런타임 함수 objc_setAssociatedObject를 사용하여 한 객체와 다른 객체 사이에 연관 관계를 만들 수 있습니다. 이 함수는 네 개의 매개변수를 사용합니다:

1. 소스 객체: 연관 관계를 추가할 객체
2. 키: 연관 관계의 고유 식별자
3. 값: 연관시킬 객체
4. 연관 정책 상수: 연관 관계의 특성을 정의

키(Key): 연관 관계를 식별하는 void 포인터입니다. 각 연관 관계의 키는 고유해야 합니다. 일반적으로 정적 변수를 사용합니다.

연관 정책(Association Policy): 연관된 객체가 할당(assign), 유지(retain) 또는 복사(copy)되는지, 그리고 연관 관계가 원자적(atomic)으로 만들어지는지 비원자적(non-atomic)으로 만들어지는지 지정합니다. 이 패턴은 선언된 프로퍼티의 속성과 유사합니다.

다음 예제는 배열과 문자열 사이에 연관 관계를 설정하는 방법을 보여줍니다:

static char overviewKey;
 
NSArray *array =
    [[NSArray alloc] initWithObjects:@"One", @"Two", @"Three", nil];
// 설명을 위해 initWithFormat:을 사용하여 문자열이 해제될 수 있게 함
NSString *overview =
    [[NSString alloc] initWithFormat:@"%@", @"First three numbers"];
 
objc_setAssociatedObject(
    array,
    &overviewKey,
    overview,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN
);
 
[overview release];
// (1) overview 여전히 유효
[array release];
// (2) overview 유효하지 않음

위 코드에서 포인트 1에서는 OBJC_ASSOCIATION_RETAIN 정책이 배열이 연관된 객체를 유지하도록 지정하기 때문에 문자열 overview는 여전히 유효합니다. 그러나 배열이 해제될 때(포인트 2에서), overview도 해제되어 이 경우에도 할당 해제됩니다.

📌 연관된 객체 검색하기

Objective-C 런타임 함수 objc_getAssociatedObject를 사용하여 연관된 객체를 검색할 수 있습니다. 앞의 예제를 계속해서, 다음 코드 줄을 사용하여 배열에서 overview를 검색할 수 있습니다:

NSString *associatedObject =
    (NSString *)objc_getAssociatedObject(array, &overviewKey);

objc_getAssociatedObject: 키를 사용하여 객체에 연관된 다른 객체를 검색하는 런타임 함수입니다.

📌 연관 관계 끊기

연관 관계를 끊으려면 일반적으로 값으로 nil을 전달하여 objc_setAssociatedObject를 호출합니다:

objc_setAssociatedObject(array, &overviewKey, nil, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);

연관된 객체가 nil로 설정되므로 정책은 실제로 중요하지 않습니다.

객체의 모든 연관 관계를 끊으려면 objc_removeAssociatedObjects를 호출할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 이 함수는 모든 클라이언트의 모든 연관 관계를 끊기 때문에 사용하지 않는 것이 좋습니다. 객체를 "원시 상태"로 복원해야 하는 경우에만 이 함수를 사용하세요.

objc_removeAssociatedObjects: 객체와 관련된 모든 연관 관계를 제거하는 런타임 함수입니다.

📌 전체 예제

다음 프로그램은 앞의 섹션의 코드를 결합한 전체 예제입니다:

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
 
int main (int argc, const char * argv[]) {
 
    @autoreleasepool {
        static char overviewKey;
 
        NSArray *array = [[NSArray alloc]
            initWithObjects:@"One", @"Two", @"Three", nil];
        // 설명을 위해 initWithFormat:을 사용하여 해제 가능한 문자열을 얻음
        NSString *overview = [[NSString alloc]
            initWithFormat:@"%@", @"First three numbers"];
 
        // 연관 관계 생성
        objc_setAssociatedObject(
            array,
            &overviewKey,
            overview,
            OBJC_ASSOCIATION_RETAIN
        );
        [overview release];
 
        // 연관된 객체 검색
        NSString *associatedObject =
            (NSString *)objc_getAssociatedObject(array, &overviewKey);
        NSLog(@"associatedObject: %@", associatedObject);
 
        // 연관 관계 끊기
        objc_setAssociatedObject(
            array,
            &overviewKey,
            nil,
            OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN
        );
        [array release];
    }
    return 0;
}

연관 참조의 실제 사용 사례

연관 참조는 다음과 같은 상황에서 특히 유용합니다:

1. 카테고리에 프로퍼티 추가: Objective-C의 카테고리는 기존 클래스에 메서드를 추가할 수 있지만, 인스턴스 변수는 추가할 수 없습니다. 연관 참조를 사용하면 카테고리를 통해 프로퍼티를 구현할 수 있습니다.
2. 서드파티 클래스 확장: 소스 코드에 접근할 수 없는 라이브러리나 프레임워크의 클래스에 추가 기능이 필요할 때 사용할 수 있습니다.
3. 런타임 데이터 캐싱: 객체에 관련 데이터를 임시로 저장해야 할 때 유용합니다.
4. 델리게이트 참조 관리: 델리게이트 패턴을 구현할 때 약한 참조(weak reference)로 델리게이트를 저장할 수 있습니다.

주의사항

연관 참조를 사용할 때 몇 가지 주의해야 할 점이 있습니다:

1. 메모리 관리: 적절한 연관 정책을 선택하여 메모리 누수나 댕글링 포인터를 방지해야 합니다.
2. 키 충돌 방지: 고유한 키를 사용하여 다른 코드와의 충돌을 방지해야 합니다.
3. 성능 고려: 연관 참조는 일반 인스턴스 변수보다 약간 느릴 수 있으므로 성능이 중요한 코드에서는 주의해서 사용해야 합니다.
4. 디버깅 어려움: 연관 참조는 코드에서 명시적으로 보이지 않기 때문에 디버깅이 더 어려울 수 있습니다.

마무리

Objective-C의 연관 참조는 클래스 정의를 수정하지 않고도 객체에 데이터를 연결할 수 있는 기능입니다. 이는 특히 서드파티 코드를 확장하거나 카테고리에 프로퍼티를 추가할 때 유용합니다.