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[궁금시리즈] 3-3. Generic 제약 조건(where)은 왜 필요할까?

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앞선 글에서 Generic은 타입을 나중에 결정하는 기능이라고 설명했다. 예를 들어

class Box<T>
{
    public T Value;
}

이 클래스는

Box<int>
Box<string>
Box<Player>

모든 타입을 사용할 수 있다. 하지만 여기서 문제가 생긴다. 예를 들어 T의 메서드를 호출하고 싶다면 어떻게 될까?

class Box<T>
{
    public void Print()
    {
        Value.ToString();
    }
}

ToString()은 호출할 수 있지만,

만약

Value.Attack();

처럼 특정 메서드를 호출하면 컴파일 오류가 발생한다.

컴파일러는

T가 어떤 타입인지 모르기 때문이다.

이 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 Generic Constraint(제약 조건)이다.

제약 조건이란?

제약 조건은

Generic이 사용할 수 있는 타입을 제한하는 기능이다.

예를 들어

class Box<T>
    where T : Player
{
}

이제

Box<Player>

는 가능하지만

Box<int>

는 사용할 수 없다.

왜 필요한가?

예를 들어

class Player
{
    public void Attack()
    {
    }
}

다음 Generic 클래스를 보자.

class Battle<T>
    where T : Player
{
    public void Fight(T player)
    {
        player.Attack();
    }
}

이제 컴파일러는

T는 반드시 Player이다.

라는 사실을 알고 있다.

따라서

player.Attack();

를 안전하게 호출할 수 있다.

where class

class Cache<T>
    where T : class
{
}

참조 타입만 허용한다.

가능

Cache<string>

Cache<Player>

불가능

Cache<int>

where struct

반대로

class Buffer<T>
    where T : struct
{
}

값 타입만 허용한다.

가능

Buffer<int>

Buffer<float>

  불가능

Buffer<string>

왜 class와 struct를 구분할까?

예를 들어

값 타입만 저장하는 버퍼를 만든다고 하자.

class Buffer<T>
    where T : struct
{
}

이 경우 컴파일러는

절대로 null이 들어오지 않는다.

라는 사실을 알게 된다.

반대로

where T : class

라면 null 여부를 고려한 코드를 작성할 수 있다.

즉, 제약 조건은 컴파일러에게 더 많은 정보를 제공한다.

where new()

가끔 Generic 안에서 객체를 생성하고 싶을 때가 있다.

new T();

하지만 컴파일러는

T에 기본 생성자가 있는지 모른다.

그래서 다음 코드는 컴파일되지 않는다.

class Factory<T>
{
    public T Create()
    {
        return new T();
    }
}

이때

class Factory<T>
    where T : new()
{
}

를 추가하면

new T();

를 사용할 수 있다.

여러 제약을 함께 사용할 수 있다

예를 들어

class Factory<T>
    where T : Player, new()
{
}

의 의미는

  • Player를 상속해야 한다.
  • 기본 생성자가 있어야 한다.

이다.

인터페이스도 가능하다

class SaveManager<T>
    where T : ISaveData
{
}

그러면

data.Save();

같은 코드를 안전하게 사용할 수 있다.

실무에서는 인터페이스 제약을 매우 자주 사용한다.

where unmanaged

고성능 프로그래밍에서는

where T : unmanaged

도 자주 사용한다.

이 제약은 참조 타입을 포함하지 않는 순수한 값 타입만 허용한다.

예를 들어

가능

int

float

bool

불가능

string

Player

주로 메모리 복사, Native 코드, Span 등과 함께 사용된다.

where notnull

where T : notnull

은 null이 될 수 없는 타입만 허용한다.

Dictionary의 Key처럼 null이면 안 되는 경우에 자주 사용된다.

제약 조건은 성능도 좋아질까?

많은 사람들이

where를 사용하면 빨라진다.

라고 생각한다.

하지만 제약 조건의 주된 목적은 성능이 아니라 타입 안정성이다.

다만 컴파일러와 JIT가 타입 정보를 더 많이 알게 되므로 일부 상황에서는 더 효율적인 코드를 생성할 수도 있다.

실무에서 가장 많이 사용하는 제약

가장 자주 사용하는 것은

where T : class

where T : new()

where T : IDisposable

where T : MonoBehaviour

이다.

특히 Unity에서는

where T : Component

도 자주 사용된다.

마무리

Generic 제약 조건은 사용할 수 있는 타입을 제한하는 기능이 아니다. 더 정확하게는 컴파일러에게 타입에 대한 정보를 제공하는 기능이다.

이 정보를 바탕으로 컴파일러는 잘못된 사용을 미리 막고, 개발자는 캐스팅 없이 안전한 코드를 작성할 수 있다.

실무에서는 class, struct, new(), 인터페이스 제약을 가장 많이 사용하며, 최근에는 unmanaged와 notnull도 고성능 라이브러리에서 자주 활용되고 있다.

다음 글에서는 Generic 메서드는 언제 사용해야 할까?를 알아보며 클래스 Generic과 메서드 Generic의 차이를 살펴보겠다.

핵심 정리

  • where는 Generic에 사용할 수 있는 타입을 제한하는 기능이다.
  • 제약 조건은 컴파일러에게 타입 정보를 제공한다.
  • where class는 참조 타입만 허용한다.
  • where struct는 값 타입만 허용한다.
  • where new()는 기본 생성자가 있는 타입만 허용한다.
  • 인터페이스와 부모 클래스도 제약 조건으로 사용할 수 있다.
  • where unmanaged는 참조를 포함하지 않는 값 타입만 허용한다.
  • 제약 조건의 가장 큰 목적은 성능보다 타입 안정성이다.

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