associatedtype

wansook0316·2022년 6월 14일
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Swift

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type alias를 공부하면서 마주쳤던 associated type에 대해 알아본다.

Type Constraints

func someFunction<T: SomeClass, U: SomeProtocol>(someT: T, someU: U) {
    // function body goes here
}

func findIndex<T: Equatable>(of valueToFind: T, in array:[T]) -> Int? {
    for (index, value) in array.enumerated() {
        if value == valueToFind {
            return index
        }
    }
    return nil
}

generic을 사용하는데 있어, 내부에서 사용하는 타입에 제약사항을 걸 수 있다. findIndex의 경우 T Type이 Equatable이어야만 사용가능하다.

Associated Types

프로토콜을 정의할 때, 하나 이상의 관련 유형을 프로토콜 정의의 일부로 사용할 수 있다. Type Alias에서도 사용했는데, 다음과 같이 사용할 수 있다.

protocol Container {
    associatedtype Item
    mutating func append(_ item: Item)
    var count: Int { get }
    subscript(i: Int) -> Item { get }
}

Container 프로토콜을 준수하는 모든 타입은, 저장하는 값의 타입을 명시해야 하고, 이 값은 컨테이너에 추가될 수 있는 타입임을 보장해야한다. 뿐만 아니라 subscript를 통해 반환될 수 있는 타입이어야 함도 보장해야한다. 이를 위해서, Container 프로토콜은 구체적인 컨테이너의 타입을 알지 못하더라도, 컨테이너가 가질 요소들의 타입을 언급할 필요가 있다. 다시 말해, Container 프로토콜은 append(_:) 메소드를 통해 전달되는 값이 컨테이너의 요소와 같은 타입이어야 한다는 것과 컨테이너의 subscript 역시 컨테이너의 요소와 같은 타입이어야 한다는 것을 명시해야한다. 이를 위해서 Container 프로토콜은 associated typeItem을 활용하는 것이다.

struct IntStack: Container {
    // original IntStack implementation
    var items = [Int]()
    mutating func push(_ item: Int) {
        items.append(item)
    }
    mutating func pop() -> Int {
        return items.removeLast()
    }
    // conformance to the Container protocol
    typealias Item = Int // 추상 타입 Item을 Int로 바꿔 사용하기 위한 구문
    mutating func append(_ item: Int) {
        self.push(item)
    }
    var count: Int {
        return items.count
    }
    subscript(i: Int) -> Int {
        return items[i]
    }
}

IntStack 타입은 Container 프로토콜을 체택하고 세 가지 필수 요구사항을 준수하고 있고, associatedtypeItem 사용하기 위해 Int 타입을 사용하고 있다. typealias Item = Int 는 프로토콜을 준수하기 위해서 추상 타입인 Item을 Int 로 바꿔 사용하기 위한 구문이다. Swift의 타입 추론 덕분에 이 구문은 생략 가능하다.

struct Stack<Element>: Container {
    // original Stack<Element> implementation
    var items = [Element]()
    mutating func push(_ item: Element) {
        items.append(item)
    }
    mutating func pop() -> Element {
        return items.removeLast()
    }
    // conformance to the Container protocol
    mutating func append(_ item: Element) {
        self.push(item)
    }
    var count: Int {
        return items.count
    }
    subscript(i: Int) -> Element {
        return items[i]
    }
}

위와 같이 generic stack 타입을 통해서도 Container 프로토콜을 준수할 수 있다.

Adding Constraints to an Associated Type

Associated Type에도 Type Constraint를 걸 수 있다.

protocol Container {
    associatedtype Item: Equatable
    mutating func append(_ item: Item)
    var count: Int { get }
    subscript(i: Int) -> Item { get }
}

Using a Protocol in Its Associated Type’s Constraints

프로토콜은 자기 자신의 요구사항의 일부로 표현될 수 있다. 예를 들어, 다음은 Container 프로토콜에 suffix(_:) 메소드를 추가하여 기존의 프로토콜을 개선한 코드이다. suffix(_:)는 컨테이너의 끝에서부터 주어진 개수의 요소를 반환하여, Suffix 타입의 인스턴스에 저장하는 메소드이다.

protocol SuffixableContainer: Container {
    associatedtype Suffix: SuffixableContainer where Suffix.Item == Item
    func suffix(_ size: Int) -> Suffix
}

여기서 Suffix는 associated type이며, 두가지 제약 조건을 가진다.

  1. SuffixableContainer를 준수해야 한다.
  2. 그리고 해당 type의 ItemContainerItem 타입과 같아야 한다.
struct Stack<Element>: Container {
    // original Stack<Element> implementation
    var items = [Element]()
    mutating func push(_ item: Element) {
        items.append(item)
    }
    mutating func pop() -> Element {
        return items.removeLast()
    }
    // conformance to the Container protocol
    mutating func append(_ item: Element) {
        self.push(item)
    }
    var count: Int {
        return items.count
    }
    subscript(i: Int) -> Element {
        return items[i]
    }
}

extension Stack: SuffixableContainer {
    func suffix(_ size: Int) -> Stack {
        var result = Stack()
        for index in (count-size)..<count {
            result.append(self[index])
        }
        return result
    }
    // Inferred that Suffix is Stack.
}
var stackOfInts = Stack<Int>()
stackOfInts.append(10)
stackOfInts.append(20)
stackOfInts.append(30)
let suffix = stackOfInts.suffix(2)
// suffix contains 20 and 30

이 코드에서 StackSuffix associated type은 또한 Stack 이고, 따라서 Stacksuffix 작업은 또 다른 Stack 을 반환한다.

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