About Class, Struct

About Class, Struct

미리보기

• 구조체
• 클래스
• 구조체와 클래스의 차이
• 무엇을 선택해야 하는가?

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우선 내용을 정리하기에 앞서, 아래와 같은 사실을 꼭 알아두자

• 하나의 프로세스 내 존재하는 메모리 모델은 아래와 같다.

내가 했던 발표자료 중 일부

 

코드, 데이터, 힙, 스택은 꼭 기억하자.

또한, 클래스와 구조체는 ‘객체 지향 프로그래밍’ 패러다임을 연 녀석들이다.

• 흔히 사용하는 비유로 클래스, 구조체는 ‘붕어빵 틀’을 만들어 낸 것과 같다. → 인스턴스를 찍어냈다. 라는 말로도 사용

💡 인스턴스 → 실제로 메모리에 할당되어 구체적 실체를 갖춘 것 (스위프트에서는 클래스의 instance를 특별히 객체(object)라고 부름)

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클래스

[클래스의 특징은 다음과 같다]

• reference type
• 데이터 영역에 (클래스)틀이 저장
• 인스턴스 데이터는 Heap에 저장, 해당 Heap을 가르키는 변수는 stack에 저장.
  • 메모리 주소값이 Heap을 가르킴.
• (복사시) 값을 전달하는 것이 아닌, 저장된 주소를 전달
• Heap의 공간에 저장, ARC 시스템을 통해 메모리 관리
  • weak, strong(default) 등을 사용해 이를 컨트롤
• 인스턴스를 상수(let)으로 선언하면 가르키는 인스턴스 고정
• 메서드 내에서 속성 변경 가능
• 편의 생성자 존재
• 소멸자 존재
• 상속 가능!

[그림을 통해 정리하면 아래와 같다]

내가 그린 그림1

 

[코드로 보면 다음과 같다]

class Member {
        var name: String
        var part: String

        fun presentation() {
                print("발표")
        }
}

var foden = Member() // 스택에 foden 변수는 1000번지를 가르킴
foden.name = "박성근" // 1000번지 주소가 존재하는 힙에는 "박성근", "iOS"의 값이 존재
foden.part = "iOS"

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구조체

[구조체의 특징은 아래와 같다]

• value type
  • 값이 들어있는 스택의 스코프가 종료되면 메모리에서 자동 제거
• 인스턴스 데이터를 모두 Stack에 저장
• (복사시) 값을 전달할때마다 복사본을 생성
  • 다른 메모리 공간 생성 → Stack에 새롭게 할당
• Stack의 공간에 저장, 스택 프레임 종료시, 메모리에서 자동 제거
  • 스택 프레임?
  • 함수수가 호출될 때 Stack(메모리 구조 내부)에는 함수의 매개변수, 호출이 끝난 뒤 돌아갈 반환 주소값, 함수 내부 지역 변수가 저장되는데, 이때 차례대로 저장되는 함수의 호출 정보를 스택 프레임이라고 함.
• 인스턴스를 상수(let)으로 선언시 저장 속성이 전부 상수로 선언
• 멤버와이즈 이니셜라이저 (자동) 제공
• 메서드 내에서 속성 변경 원칙적으로 불가능
  • but, mutating 키워드를 사용하면 가능
• 소멸자 없음
• 상속 불가능

[그림을 통해 정리하면 아래와 같다]

내가 그린 그림2

 

[코드로 보면 아래와 같다]

struct Member {
        var name: String
        var part: String
}

var m1 = Member() // m1에 name, part가 모두 저장됨
m1.name = "foden"
m1.part = "iOS"

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클래스와 구조체의 차이

• 앞서 기술한 내용 중 가장 큰 차이는 type의 차이다
  • reference, value type의 차이.
  • 즉, 메모리에 저장되는 영역, 방식에서 가장 큰 차이를 보인다.

 

[코드, 그림으로 차이를 보자]

• 하나의 상황을 가정하자.
  • “클래스, 구조체 인스턴스를 복사한 후, 변경하는 상황”

class Member {
        var name = "Foden"
}

struct Kuit {
        var part = "iOS"
}

var m1 = Member() 
var m2 = m1
m2.name = "Phil Foden"

var frontPart = Kuit()
var backPart = frontPart()

backPart.part = "Server"

print(m1.name) // Phil Foden
print(m2.name) // Phil Foden

print(frontPart.part) // iOS
print(backPart.part) // Server

내가 그린 그림3

• 힙의 메모리영역은 조금 더 데이터를 길게 저장하기 위해 사용된다.
  • 생성 시간도 스택에서보다 조금 더 오래 걸림
• 일반적으로 가벼운 자료들은 struct로 선언해 스택에 저장하게끔 함.
• 구조체를 let으로 선언하는 경우, 원래 가지고 있는 속성의 경우 모두 let으로 선언
  • 스택에서 선언하기 때문.
• 클래스를 let으로 선언 시, 가리키는 주소값이 상수가 된다는 의미
  • 즉, 주소를 바꿔서 다른 객체를 가리킬 수 없다.

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그래서 클래스, 구조체의 구체적인 차이가 뭔데?

• 구조체
  • Stack 할당
    • 스레드들은 각각 독립적인 Stack 공간을 가지고 있기 때문에 상호 배제(mutual exclusion)를 위한 자원이 필요하지 않음 → 스레들로부터 안전(race condition이 날 확률이 적다)
    • 오버헤드가 적음(주소 참조해서 들어가서 값을 확인하고 하는 과정이 생략되다 보니 빠르다)
• 클래스
  • Heap 할당
    • 오버헤드가 높음. 메모리 할당, 해제도 필요, 참조해서 데이터를 확인하는 과정이 stack과 달리 필요하다.
    • 스레드가 공유하는 메모리 공간이기 때문에 스레드로부터(race condition)으로부터 안전하지 않음.
    • 즉, 이를 관리해주기 위한 lock과 같은 자원도 필요

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참고

Choosing Between Structures and Classes | Apple Developer Documentation

Choosing Between Structures and Classes | Apple Developer Documentation

• Use structures by default.
• Use classes when you need Objective-C interoperability.
• Use classes when you need to control the identity of the data you’re modeling.
• Use structures along with protocols to adopt behavior by sharing implementations.