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Building Better Apps with Value Types in Swift

📅 2019.11.8 (금) WWDC 2015 | Session : 414 | Category : Swift

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Reference Semantic

Unintented Sharing

Copying in Cocoa[Touch] and Objective-C

Cocoa[Touch] and Objective-C 에서는 어디서 복사를 사용 할까

• NSCopying 프로토콜 개념을 사용하고 있다
• NSString, NSArray, NSDictionary, NSURLRequest 등 모두 안전하게 copy 하기 위해 NSCopying을 conform함

Defensive Copying in Cocoa[Touch] and Objective-C

copy가 필요한 시스템이고 엄청 좋은 이유로 방어적인 copy를 많이 볼 수 있다

• NSDictionary는 Dictionary의 key를 defensive copy 할 거다 왜냐면 NSDictionary에 추가할 key를 다룰 때, 그리고 변경 하려고 할 때, hash value로 바꾸면 NSDictionary의 내부적인 분산이 다 깨질거고 bug라고 비난 하겠지
• 그래서 densive copy를 한다. 그런데 이런 추가적인 copy 때문에 성능을 잃는다
• 모든 assignment마다 defensive copying을 하는 Objective-C의 copy property를 language 레벨에서 다루지만 충분하지 않다

Is Immutability the Answer?

reference sematic이 자체적으로 mutation하기 때문에 문제가 있다

→ reference semantic 의 immutable data structure를 바꿀 필요가 있다

Elimination Mutation

unintended side effects에 대한 고민은 없어 졌지만, 불편한 인터페이스에 이르게 되고, machine model에 효율적으로 매핑 되지 못할 수 있다.

An Immutable Temperature Class

    class Temperature {
    	let celsius: Double = 0 // 
    	var fahrenheit: Double { return celsius * 9 / 5 + 32 }
    
    	init(celsius: Double) { self.celsius = celsius }
    	init(fahrenheit: Double) { self.celsius = (fahrenheit - 32) * 5 / 9 }
    }

저장 프로퍼티 celsius를 var 에서 let으로 바꾸고, 계산 프로퍼티인 fahrenheit는 setter를 잃게 된다.

Awkward Immutable Interfaces

    With mutability
    home.oven.temparture.fahrenheit += 10.0
    
    Without mutability
    let temp = home.oven.temperature
    home.oven.temperature = Temperature(fahrenheit: temp.fahrengiet + 10.0)

더 많은 코드가 필요하고, heap에 다른 객체를 allocationg 하는데 시간을 더 소모한다.

하지만 여전히 oven 스스로 mutate하는 assignment가 있다

Sieve of Eratosthenes

mutation 기반의 알고리즘

mutation 사용하지 않는 알고리즘

Immutability in Cocoa[Touch]

• immutable class : NSData, NSURL, UIImage, NSNumber 등
• 안전성 향상( copy를 사용 할 필요가 없고 의도하지 않은 side effect를 생기게 하는 sharing에 대해서도 걱정 할 필요가 없다)

Downsides to immutability

    NSURL *url = [[NSURL alloc] initWithString: NSHomeDirectory()];
 NSString *component;

    
    while ((component = getNextSubdir()) {

    	url = [url URLByAppendingPathComponent: component];
 
    }

reference semantic world에서 mutation이 없게 하기 위해서 NSURL을 생성하고 매 루프마다 URLByAppendingPathComponent를 통해 url을 만든다.

NSURL 을 매번 생성하고, 이전 객체는 사라지고, NSURL이 모든 루프마다 string data를 복사 하기 때문에 효율적이 지 않다.

    NSArray<NSString *> *array = [NSArray arrayWithObject: NSHomeDirectory()];
 NSString *component;

    
    while ((component = getNextSubdir()) {

    	array = [array arrayByAddingObject: component];
 
    }
    

    url = [NSURL fileURLWithPathComponents: array];

array를 만들 때 특정 객체(home directory)와 함께 NSArray 를생성 할 거고, 매번 하나의 객체를 더해서 새로운 array를 생성할거야.

String data를 copy하지는 않지만 여전히 data를 copy 하고 있다

Thoughtful mutability

    NSMutableArray<NSString *> *array = [NSMutableArray array];
 [array addObject: NSHomeDirectory()];

    NSString *component;

    
    while ((component = getNextSubdir()) {

    	[array addObject: component];
 
    }

    url = [NSURL fileURLWithPathComponents: array];

모든 component들을 NSMutableArray 에 모으자. 그리고 fileURLWithPathComponents 를 사용해서 immutable NSURL 에 넣자

Value Semantics

두개의 변수를 가지고 있고, 변수의 값들은 논리적으로 분리 되어있다. A를 B에 copy하고 A 값을 변경해도 B에 아무런 영향을 주지 않는다.

Value Types Compose

• Swift의 fundamental type :Int, Double, String, Character 등
• Swift의 모든 collections : Array, Set, Dictionary
• value type을 포함한 tuple, struct, enum
• Value type은 Equatable를 구현해주어야 한다

Mutation When You Want It

let 은 값이 절대 변하지 않는 다는 것 → 프로세스의 메모리를 손상시키지 않는다

var 가 여전히 mutation을 하지만 local에만 영향을 미친다

Copies Are Cheat (Constant time)

value type은 매번 값 복사를 하지만 비용이 적다

• Copying a low-level, fundamental type is constant time: Int , Double , Float byte들만 copy하면 되니까

• Copying a struct,enum,or tuple of value types is constant time: CGPoint 는 CGFloat 로 이루어져 있고, struct, enum 얘네들은 고정된 숫자 필드를 가지고 있다

• Extensible data structures use copy-on-write

  • Copying involves a fixed number of reference-counting operations
  • String , Array , Set , Dictionary
  • copy-on-write value를 copy 하면 reference-counting operation도 고정 값

  Value Semantics Are Simple and Efficient

  • Different variables are logically distinct
  • Mutability when you want it
  • Copies are cheap