Obj-C 공식 문서 정리 - 객체, 클래스, 메시징

Objective-C 기초: 객체, 클래스, 메시징 이해하기

안녕하세요! 오늘은 Objective-C의 핵심 개념인 객체, 클래스, 메시징에 대해 알아보겠습니다.

📌 런타임 시스템(Runtime System)

Objective-C는 가능한 많은 결정을 컴파일 시간이나 링크 시간이 아닌 런타임 시간으로 미룹니다. 객체 생성이나 메서드 호출과 같은 작업을 동적으로 수행하는 것이 특징입니다.

런타임(Runtime): 프로그램이 실행되는 동안의 환경. Objective-C에서는 런타임 시스템이 언어의 동적 특성을 지원합니다.

이러한 특성 때문에 Objective-C는 컴파일러뿐만 아니라 컴파일된 코드를 실행하기 위한 런타임 시스템도 필요합니다. 런타임 시스템은 Objective-C 언어의 일종의 운영체제 역할을 합니다.

📌 객체(Objects)

객체의 기본 개념

객체는 데이터와 그 데이터를 사용하거나 영향을 줄 수 있는 특정 연산을 연결합니다. Objective-C에서 이러한 연산은 객체의 메서드라고 하며, 영향을 주는 데이터는 인스턴스 변수(다른 환경에서는 ivars 또는 멤버 변수라고도 함)입니다.

인스턴스 변수(Instance Variables): 객체 내부에 저장된 데이터로, 객체의 상태를 나타냅니다.
메서드(Methods): 객체가 수행할 수 있는 동작이나 기능을 정의한 코드 블록입니다.

본질적으로, 객체는 데이터 구조(인스턴스 변수)와 프로시저 그룹(메서드)을 자체 포함된 프로그래밍 단위로 묶습니다.

id 타입

Objective-C에서 객체 식별자는 id라는 고유한 데이터 타입입니다. 이 타입은 클래스에 관계없이 모든 종류의 객체에 대한 일반 타입이며, 클래스의 인스턴스와 클래스 객체 자체에 모두 사용할 수 있습니다.

id anObject;

id: 클래스에 상관없이 모든 객체를 가리킬 수 있는 포인터 타입입니다.

키워드 nil은 null 객체, 즉 값이 0인 id로 정의됩니다.

동적 타이핑(Dynamic Typing)

id 타입은 완전히 제한이 없습니다. 그 자체로는 객체가 객체라는 사실 외에는 어떤 정보도 제공하지 않습니다. 프로그램은 일반적으로 포함하고 있는 객체에 대한 더 구체적인 정보를 알아야 할 필요가 있습니다.

각 객체는 isa 인스턴스 변수를 통해 자신의 클래스를 식별합니다. 같은 동작(메서드)과 같은 종류의 데이터(인스턴스 변수)를 가진 객체들은 같은 클래스의 멤버입니다.

isa 포인터: 객체가 어떤 클래스에 속하는지 나타내는 변수입니다.

객체는 런타임에 동적으로 타입이 지정됩니다. 런타임 시스템은 필요할 때마다 객체에 물어봄으로써 객체가 속한 정확한 클래스를 찾을 수 있습니다.

메모리 관리

모든 프로그램에서 객체가 더 이상 필요하지 않을 때 할당 해제하는 것이 중요합니다. Objective-C는 다음과 같은 세 가지 메모리 관리 메커니즘을 제공합니다:

1. 자동 참조 카운팅(ARC): 컴파일러가 객체의 수명을 추론합니다.
2. 수동 참조 카운팅(MRC): 객체의 수명을 결정하는 것은 궁극적으로 개발자의 책임입니다.
3. 가비지 컬렉션: 객체 수명 결정의 책임을 자동 "컬렉터"에게 넘깁니다.

ARC(Automatic Reference Counting): 컴파일러가 자동으로 retain/release 코드를 삽입하여 메모리 관리를 도와주는 기능입니다.

📌 객체 메시징(Object Messaging)

메시지 구문

객체가 무언가를 하도록 하려면 메서드를 적용하라는 메시지를 보냅니다. Objective-C에서 메시지 표현식은 대괄호로 묶입니다:

[receiver message]

수신자는 객체이고, 메시지는 무엇을 해야 하는지 알려줍니다. 소스 코드에서 메시지는 단순히 메서드의 이름과 전달되는 매개변수입니다.

[myRectangle display];

메서드는 매개변수를 가질 수도 있습니다. 단일 매개변수가 있는 메시지는 이름에 콜론(:)을 붙이고 콜론 바로 뒤에 매개변수를 넣습니다:

[myRectangle setWidth:20.0];

여러 매개변수가 있는 메서드의 경우, Objective-C의 메서드 이름은 매개변수와 함께 인터리브됩니다:

[myRectangle setOriginX:30.0 y:50.0];

셀렉터(Selector): 메시지에서 메서드 이름 부분으로, 어떤 메서드를 호출할지 "선택"하는 역할을 합니다.

nil에 메시지 보내기

Objective-C에서는 nil에 메시지를 보내는 것이 유효합니다. 런타임에는 아무 효과가 없습니다. nil에 보낸 메시지에서 반환되는 값도 유효할 수 있습니다:

• 메서드가 객체를 반환하면, nil에 보낸 메시지는 0(nil)을 반환합니다.
• 메서드가 포인터 타입, 정수 스칼라, float, double 등을 반환하면, nil에 보낸 메시지는 0을 반환합니다.
• 메서드가 구조체를 반환하면, nil에 보낸 메시지는 모든 필드에 0.0을 반환합니다.

다형성(Polymorphism)

객체는 자신을 위해 정의된 메서드로만 작동할 수 있습니다. 따라서 두 객체는 같은 메시지에 다르게 응답할 수 있습니다.

다형성(Polymorphism): 같은 메시지에 대해 객체마다 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력입니다.

예를 들어, display 메시지를 받는 각 종류의 객체는 고유한 방식으로 자신을 표시할 수 있습니다. Circle과 Rectangle은 커서를 추적하라는 동일한 지시에 다르게 응답할 것입니다.

동적 바인딩(Dynamic Binding)

함수 호출과 메시지의 중요한 차이점은 함수와 그 매개변수가 컴파일된 코드에서 결합되지만, 메시지와 수신 객체는 프로그램이 실행되고 메시지가 전송될 때까지 결합되지 않는다는 것입니다.

동적 바인딩(Dynamic Binding): 메시지에 응답할 메서드가 런타임에 결정되는 메커니즘입니다.

메시지가 전송되면, 런타임 메시징 루틴은 수신자와 메시지에서 지정된 메서드를 살펴봅니다. 이름과 일치하는 메서드의 수신자 구현을 찾아 메서드를 "호출"하고 수신자의 인스턴스 변수에 대한 포인터를 전달합니다.

도트 구문(Dot Syntax)

Objective-C는 접근자 메서드를 호출하기 위한 대안으로 점(.) 연산자를 제공합니다:

myInstance.value = 10;
printf("myInstance value: %d", myInstance.value);

객체와 함께 사용할 때, 도트 구문은 "구문적 설탕"으로 작용합니다. 컴파일러에 의해 접근자 메서드 호출로 변환됩니다:

[myInstance setValue:10];
printf("myInstance value: %d", [myInstance value]);

📌 클래스(Classes)

객체 지향 프로그램은 일반적으로 다양한 객체로 구성됩니다. Objective-C에서는 클래스를 정의하여 객체를 정의합니다.

클래스(Class): 객체의 종류에 대한 프로토타입. 클래스의 모든 멤버가 되는 인스턴스 변수를 선언하고 클래스의 모든 객체가 사용할 수 있는 메서드 세트를 정의합니다.

컴파일러는 각 클래스에 대해 하나의 접근 가능한 객체, 즉 클래스에 속하는 새 객체를 만드는 방법을 아는 클래스 객체를 생성합니다.

상속(Inheritance)

클래스 정의는 누적됩니다. 정의하는 각 새 클래스는 메서드와 인스턴스 변수를 상속받는 다른 클래스를 기반으로 합니다. 새 클래스는 단순히 상속받은 것에 추가하거나 수정합니다.

상속(Inheritance): 하위 클래스가 상위 클래스의 속성과 메서드를 물려받는 메커니즘입니다.

상속은 단일 클래스를 루트로 하는 계층적 트리에 모든 클래스를 연결합니다. Foundation 프레임워크를 기반으로 코드를 작성할 때, 그 루트 클래스는 일반적으로 NSObject입니다.

NSObject 클래스

NSObject는 루트 클래스이므로 상위 클래스가 없습니다. Objective-C 객체와 객체 상호 작용의 기본 프레임워크를 정의합니다.

NSObject: Objective-C에서 가장 기본이 되는 클래스로, 모든 객체의 공통 기능을 제공합니다.

NSObject 클래스에서 상속받지 않아도 되는 클래스는 그럼에도 불구하고 NSObject 클래스의 하위 클래스로 만들어야 합니다. 클래스의 인스턴스는 최소한 런타임에 Objective-C 객체처럼 동작할 수 있어야 합니다.

인스턴스 변수 상속

클래스 객체가 새 인스턴스를 생성할 때, 새 객체는 클래스에 대해 정의된 인스턴스 변수뿐만 아니라 상위 클래스와 상위 클래스의 상위 클래스에 대해 정의된 인스턴스 변수도 포함합니다.

메서드 상속

객체는 자신의 클래스에 대해 정의된 메서드뿐만 아니라 상위 클래스, 그리고 상위 클래스의 상위 클래스 등 계층 구조의 루트까지 정의된 메서드에도 접근할 수 있습니다.

추상 클래스(Abstract Classes)

일부 클래스는 다른 클래스가 상속받을 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 추상 클래스는 여러 하위 클래스에서 사용할 수 있는 메서드와 인스턴스 변수를 공통 정의로 그룹화합니다.

추상 클래스(Abstract Class): 직접 인스턴스화하지 않고 주로 다른 클래스가 상속받기 위한 목적으로 설계된 클래스입니다.

Cocoa에서 NSObject 클래스는 추상 클래스의 전형적인 예입니다. 애플리케이션에서 NSObject 클래스의 인스턴스를 직접 사용하지 않습니다.

📌 클래스 객체(Class Objects)

클래스 정의에는 다양한 종류의 정보가 포함되어 있으며, 대부분은 클래스의 인스턴스에 관한 것입니다:

• 클래스와 상위 클래스의 이름
• 인스턴스 변수 세트를 설명하는 템플릿
• 메서드 이름과 반환 및 매개변수 타입 선언
• 메서드 구현

클래스 객체(Class Object): 런타임에 클래스를 나타내는 객체로, 클래스의 인스턴스를 생성하는 기능을 제공합니다.

컴파일러는 클래스를 나타내는 하나의 객체, 즉 클래스 객체만 생성합니다. 클래스 객체는 클래스에 대한 모든 정보에 접근할 수 있습니다.

인스턴스 생성

클래스 객체의 주요 기능은 새 인스턴스를 생성하는 것입니다:

id myRectangle;
myRectangle = [Rectangle alloc];

alloc 메서드는 새 객체의 인스턴스 변수에 대한 메모리를 동적으로 할당하고 모두 0으로 초기화합니다. 객체가 유용하려면 일반적으로 더 완전히 초기화해야 합니다:

myRectangle = [[Rectangle alloc] init];

alloc: 객체를 위한 메모리를 할당하는 메서드입니다.
init: 객체를 초기화하는 메서드입니다.

클래스 객체 초기화

클래스 객체를 인스턴스 할당 이외의 용도로 사용하려면 인스턴스와 마찬가지로 초기화해야 할 수 있습니다. Objective-C는 프로그램이 클래스 객체를 초기화할 수 있는 방법을 제공합니다.

클래스가 정적 또는 전역 변수를 사용하는 경우, initialize 메서드는 초기값을 설정하기에 좋은 장소입니다.

initialize: 클래스가 처음 사용되기 전에 호출되는 클래스 메서드로, 클래스의 초기화를 담당합니다.

소스 코드에서의 클래스 이름

소스 코드에서 클래스 이름은 두 가지 매우 다른 컨텍스트에서만 사용할 수 있습니다. 이러한 컨텍스트는 데이터 타입이자 객체로서 클래스의 이중 역할을 반영합니다:

1. 클래스 이름은 객체의 타입 이름으로 사용할 수 있습니다:
    

   Rectangle *anObject;

2. 메시지 표현식에서 수신자로서 클래스 이름은 클래스 객체를 참조합니다:
    

   if ([anObject isKindOfClass:[Rectangle class]])
       ...

마무리

Objective-C의 객체, 클래스, 메시징 시스템은 언어의 강력함과 유연성을 제공하는 핵심 요소입니다.