[Swift] Swift의 타입 캐스팅 (Type Casting)

Swift에서 타입은 매우 중요한 개념입니다. 타입은 데이터를 해석하는 방법을 정의하고, 동일한 데이터라도 타입에 따라 전혀 다른 의미와 기능을 가질 수 있습니다. 이러한 타입을 다룰 수 있게 해주는 것이 바로 타입 캐스팅입니다.

 

타입 캐스팅이란?

타입 캐스팅은 타입을 변경하여 데이터를 다른 방식으로 해석하는 방법으로, 인스턴스의 타입을 확인하거나 클래스 계층 구조 내에서 타입을 전환할 수 있습니다.

Swift에서는 주로 두 가지 주요 작업을 수행합니다:

 

1. 인스턴스의 타입을 확인

2. 클래스 계층 구조 내에서 인스턴스를 다른 상위 클래스나 하위 클래스로 변환

 

또한, 타입이 특정 프로토콜을 준수하는지 여부도 타입 캐스팅을 통해 확인할 수 있습니다.

 

타입 캐스팅의 구현

Swift에서는 is 연산자와 as 연산자를 사용하여 타입 캐스팅을 구현합니다.

예제를 통해 살펴보겠습니다.

class MediaItem {
    var name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

class Movie: MediaItem {
    var director: String
    init(name: String, director: String) {
        self.director = director
        super.init(name: name)
    }
}

class Song: MediaItem {
    var artist: String
    init(name: String, artist: String) {
        self.artist = artist
        super.init(name: name)
    }
}

let library = [
    Movie(name: "Casablanca", director: "Michael Curtiz"),
    Song(name: "Blue Suede Shoes", artist: "Elvis Presley"),
    Movie(name: "Citizen Kane", director: "Orson Welles"),
    Song(name: "The One And Only", artist: "Chesney Hawkes"),
    Song(name: "Never Gonna Give You Up", artist: "Rick Astley")
]  // library의 타입은 [MediaItem]으로 추론된다.
// Moview와 Song 타입의 인스턴스가 MediaItem으로 업캐스팅된 것

 

 

1. is 연산자

 

is 연산자는 인스턴스가 특정 타입으로 캐스팅이 가능한지 여부를 검사합니다.

런타임 시점에 실제 체크가 이루어지며, 캐스팅이 가능하거나 타입이 동일한 경우 true를, 그렇지 않으면 false를 반환합니다.

 

캐스팅 가능 여부만을 체크하기 때문에 실제 타입이 해당 타입이 아닐 가능성도 있습니다.

var movieCount = 0
var songCount = 0

for item in library {
    if item is Movie {
        movieCount += 1
    } else if item is Song {
        songCount += 1
    }
}

print("Media library contains \(movieCount) movies and \(songCount) songs")
// Prints "Media library contains 2 movies and 3 songs"

 

 

2. as 연산자

 

as 연산자는 타입 캐스팅을 수행하는 데 사용됩니다.

계층 관계가 있는 타입 간에만 사용 가능하며, 계층 관계가 없는 타입 간에는 캐스팅이 실패합니다.

 

• 업캐스팅 (Upcasting)

 

업캐스팅은 서브 클래스 인스턴스를 슈퍼 클래스 타입으로 캐스팅하는 것입니다.

업캐스팅은 항상 성공하며, 컴파일 시점에 캐스팅 가능 여부가 결정됩니다.

 

위의 예제에서 library의 타입은 [MediaItem]으로 추론됩니다. 이는 Movie와 Song 타입의 인스턴스가 MediaItem으로 업캐스팅된 것입니다.

 

업캐스팅을 하는 방식은 위에서 본 library처럼 타입 추론을 이용해도 되고 직접 타입을 명시해도 됩니다.

또한 as 연산자를 사용하여 직접 업캐스팅을 해주면 됩니다.

// 직접 업캐스팅
let mediaItem1 = Movie(name: "Casablanca", director: "Michael Curtiz") as MediaItem

// 타입 명시
let mediaItem2: MediaItem = Movie(name: "Casablanca", director: "Michael Curtiz")

 

추가로, Swift의 기본타입들을 그에 대응하는 Foundation 클래스 타입으로 변환하는 브릿징(Bridging)을 의미하기도 합니다.

예를 들어, String 타입을 NSString 타입으로 업캐스팅하여 사용할 수 있습니다.

 

 

• 다운캐스팅 (DownCasting)

 

다운캐스팅은 슈퍼 클래스 인스턴스를 서브 클래스 타입으로 캐스팅하는 것입니다.

컴파일 시점에 성공 여부를 알 수 없으며, 런타임에 체크가 이루어집니다.

 

다운캐스팅은 실패할 수 있기 때문에, as?를 사용하여 옵셔널을 리턴하거나 as!를 사용하여 강제 캐스팅을 할 수 있습니다.

하지만, 전혀 무관한 타입으로의 캐스팅은 컴파일러가 경고를 주기도 합니다.

MediaItem 타입을 전혀 무관한 String 타입으로 캐스팅하려고 하면 경고를 준다.

for item in library {
    if let movie = item as? Movie {
        print("Movie: \(movie.name), dir. \(movie.director)")
    } else if let song = item as? Song {
        print("Song: \(song.name), by \(song.artist)")
    }
}

// Movie: Casablanca, dir. Michael Curtiz
// Song: Blue Suede Shoes, by Elvis Presley
// Movie: Citizen Kane, dir. Orson Welles
// Song: The One And Only, by Chesney Hawkes
// Song: Never Gonna Give You Up, by Rick Astley

 

타입 캐스팅은 실제로 인스턴스를 수정하거나 값을 변경하지 않습니다.

기본 인스턴스는 동일하게 유지되며, 단순히 캐스트된 타입의 인스턴스로 처리되고 접근됩니다.

 

아래 이미지와 같이 library 배열의 첫 번째 요소는 초기에 Movie 타입으로 초기화가 되지만,

MediaItem 타입으로 업캐스팅 되어 director 프로퍼티에는 접근할 수 없습니다.

print(library[0].director)

Movie 클래스에 선언된 director 변수에는 접근을 하지 못한다.

 

범용 타입 (Any, AnyObject)

타입 캐스팅을 수행할 때 일반적으로 상속 관계에 있는 클래스끼리만 캐스팅이 가능하지만, Any와 AnyObject 타입을 사용할 경우 상속 관계에 있지 않아도 타입 캐스팅을 할 수 있습니다.

 

• Any: 모든 타입을 나타냅니다. (값 타입, 참조 타입, 함수 타입 등)

var things: [Any] = []

things.append(0)
things.append(0.0)
things.append(42)
things.append(3.14159)
things.append("hello")
things.append((3.0, 5.0))
things.append(Movie(name: "Ghostbusters", director: "Ivan Reitman"))
things.append({ (name: String) -> String in "Hello, \(name)" })

 

• AnyObject: 모든 참조 타입 (클래스)을 나타냅니다. 참조 타입이 아닌 것을 사용하면 아래와 같이 에러가 발생합니다.

var things: [AnyObject] = []
 
things.append(1)
things.append(1.0)
things.append("Horang")
things.append(false)
things.append(print("Horang is smart"))

 

Any로 선언된 요소들을 사용할 때는 Switch문 (패턴 매칭)과 is, as 구문을 조합하여 사용해야 합니다.

for thing in things {
    switch thing {
    case 0 as Int:
        print("zero as an Int")
    case 0 as Double:
        print("zero as a Double")
    case let someInt as Int:
        print("an integer value of \(someInt)")
    case let someDouble as Double where someDouble > 0:
        print("a positive double value of \(someDouble)")
    case is Double:
        print("some other double value that I don't want to print")
    case let someString as String:
        print("a string value of \"\(someString)\"")
    case let (x, y) as (Double, Double):
        print("an (x, y) point at \(x), \(y)")
    case let movie as Movie:
        print("a movie called \(movie.name), dir. \(movie.director)")
    case let stringConverter as (String) -> String:
        print(stringConverter("Michael"))
    default:
        print("something else")
    }
}


// zero as an Int
// zero as a Double
// an integer value of 42
// a positive double value of 3.14159
// a string value of "hello"
// an (x, y) point at 3.0, 5.0
// a movie called Ghostbusters, dir. Ivan Reitman
// Hello, Michael

 

Any 타입은 옵셔널 타입을 포함하여 모든 타입의 값을 나타낼 수 있습니다.

Any 타입이 기대되는 곳에 옵셔널 값을 사용하면 경고가 발생합니다. 이 경우, as 연산자를 사용하여 Any 타입으로 캐스팅해주어야 합니다.

let optionalNumber: Int? = 3
things.append(optionalNumber)        // Warning
things.append(optionalNumber as Any) // No warning

 

Any와 AnyObject는 모든 타입을 담을 수 있지만, 런타임 시점에 타입이 결정되기 때문에 오류가 발생하면 런타임 오류가 발생합니다.

또한, 사용할 때는 실제 타입으로 다운캐스팅이 거의 필수적이기 때문에 런타임 성능에 좋지 못한 영향을 주고, 설계상으로도 바람직하지 않습니다. 따라서, 가능하면 구체적인 타입을 사용하는 것이 좋습니다.

 

참고 🐯

Documentation

Swift의 타입 캐스팅

Swift) is, as - 타입 캐스팅 (Type Casting)

Swift) Any와 AnyObject 알아보기