Struct / Class 란 무엇인가?

 

Struct

구조체의 경우 값 타입이다. 값 타입(Value Type) 은 해당 타입의 인스턴스가 복사될 때 인스턴스의 실제 데이터가 복사된다. 이는 하나의 인스턴스를 수정하더라도 다른 복사본에 영향을 미치지 않는 것을 의미한다. 값의 저장은 스택에서 일어나며, 메모리에서 자동으로 제거된다. 해당 인스턴스를 let으로 선언 시 저장 속성이 전부 상수로 저장된다. 또 멤버와이즈 이니셜라이저를 자동으로 제공하며, 메서드 내에서 속성 변경이 원칙적으로 불가능하다. 다만 mutating 키워드로 변경이 가능하긴 하다. 소멸자는 존재하지 않으며 상속이 불가능하다.

struct Student {
	var name: String 
	var gender: String 
	
	init(name: String, gender: String) {
		self.name = name
		self.gender = gender 
	}
	
	func printInfo() {
		print("학생의 이름은 \\(name)이고 성별은 \\(gender)입니다")
	}
}

var Brooklyn = Student(name: "Brooklyn", gender: "Female")

 

해당 코드는 구조체로 이루어져 있고, 각각의 프로퍼티도 String으로 이루어져 있어 값타입으로 관리될 것 같은데 왜 이들은 참조타입이 되는 걸까? String 타입은 내부적으로 최적화를 위해 Copy-On-Write 메커니즘을 사용한다. String이 수정될 때 까지는 데이터의 복사본을 만들지 않고 원본 데이터에 대한 참조를 유지한다.

 

이 최적화 방식은 메모리 사용을 효율적으로 만들고 성능을 향상 시킨다. 즉 Brooklyn이라는 인스턴스는 스택에 존재하지만, 내부의 참조 타입 변수들은 각각 수정되는 시점에 Heap에 저장되면서 두 개의 참조 카운트 관리가 필요하다. 그러기에 구조체를 선택하게 된다면, 참조 카운트에 대한 오버헤드를 줄이는 방식으로 설계해야한다.

 

그러면 해당 코드를 리팩토링 해보자.

 

enum Gender {
    case male
    case female
}

struct Student {
    var name: String
    var gender: Gender
    
    func printInfo() {
        print("학생의 이름은 \(name)이고 성별은 \(gender)입니다")
    }
}

var Brooklyn = Student(name: "Brooklyn", gender: .female)

 

이렇게 코드를 바꾸면 값타입인 enum 을 사용하여 내부 참조 카운팅을 줄일 수 있다. gender의 경우 인스턴스의 데이터가 스택에서 관리되기 때문에 성능을 향상시킬 수 있다.

 

/**
작동 원리 
1. moveBy가 호출되면 현재의 Point 인스턴스는 임시 복사본으로 복제됨 
2. x, y 프로퍼티는 이 임시 복사본에서 deltaX, deltaY 만큼 증가 
3. 메서드가 종료되면 임시 복사본이 Counter 인스턴스를 대체함 
**/

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int

    mutating func moveBy(x deltaX: Int, y deltaY: Int) {
        x += deltaX
        y += deltaY
    }
}

 

Class

클래스의 경우 참조 타입이다. 값의 저장은 Heap에서 이루어지며, 주소 전달의 방식으로 메모리에 저장된다. 메모리의 경우 ARC로 관리된다. 인스턴스를 let으로 선언하면 해당 인스턴스가 고정되어, 다른 객체를 가리킬 수 없다. 또 편의 생성자가 존재하며, 메서드 내에서 속성 변경이 가능하다. 소멸자가 존재하며 상속이 가능하다.

class Student {
	var name: String 
	var gender: String 
	
	init(name: String, gender: String) {
		self.name = name
		self.gender = gender 
	}
	
	func printInfo() {
		print("학생의 이름은 \(name)이고 성별은 \(gender)입니다")
	}
}

var Brooklyn = Student(name: "Brooklyn", gender: "Female")

 

이 경우에는 Brooklyn 인스턴스가 Heap의 메모리를 바라보는 형태가 되고, 참조 카운팅이 한 번 일어나게 된다. 

 

SwiftUI에서 Struct를 사용하는 이유

여기서 궁금증이 생겼다. 그러면 SwiftUI에서 왜 Struct를 사용하는 것일까?

 

 🔑 이유

1. 값 타입의 특성: 구조체는 값타입이다. 이는 구조체의 인스턴스가 복사될 때, 실제 값이 복사되는 것을 의미하며, 각 인스턴스는 독립적인 상태를 유지한다. 이러한 특성 덕분에 UI 컴포넌트의 상태가 다른 컴포넌트에 의해 의도치 않게 변경되는 것을 방지할 수 있다.
2. 불변성 지원: SwiftUI는 UI의 상태를 불변으로 처리하는 것을 선호한다. 프로퍼티들이 기본적으로 불변이며, 상태 변경이 필요한 경우 명시적으로 mutating 함수를 사용하거나, 새로운 구조체 인스턴스를 생성하여 상태를 업데이트하는 방식을 취하기 때문에 UI를 더 안정적이고 버그를 줄이는 데 도움이 된다.
3. 성능 최적화: 구조체는 일반적으로 스택에 할당되며, 클래스의 힙 할당과 참조 카운팅으로 인해 겪는 오버헤드가 없다. 그러기에 SwiftUI는 매우 빠른 속도로 뷰를 업데이트하고 렌더링할 수 있다.
4. UI 선언적 업데이트: SwiftUI는 선언적 UI 업데이트 방식을 사용한다. 구조체를 사용하면 뷰의 상태가 변경될 때마다 새로운 구조체가 생성되고 새로운 구조체가 생성되고 SwiftUI 프레임워크는 이를 통해 UI를 자동으로 업데이트 하기 때문에 편리하다.
5. 캡슐화: 값 타입을 사용하면 각 뷰 또는 컴포넌트의 상태가 완전히 캡슐화 되기 때문에 상태 오염의 위험이 줄어든다.