에러 처리 (Error Handling)

에러에 응답하고 복구합니다.

에러 처리 (Error handling) 는 프로그램의 에러 조건에서 응답하고 복구하는 프로세스 입니다. Swift는 런타임에 복구 가능한 에러를 던지고 포착하고 전파하고 조작하기 위한 최고 수준의 지원을 제공합니다.

일부 작업은 항상 실행을 완료하거나 유용한 출력을 생성한다고 보장되지 않습니다. 옵셔널은 값이 없음을 나타내는데 사용되지만 작업이 실패할 경우 코드가 그에 따라 응답할 수 있도록 에러의 원인을 이해하는 것이 유용한 경우가 많습니다.

예를 들어 디스크의 파일에서 데이터를 읽고 처리하는 작업을 생각해 봅시다. 지정된 위치에 파일이 존재하지 않거나 파일에 읽기 권한이 없거나 적절한 형식으로 인코딩 되지 않는 것을 포함하여 작업이 실패할 수 있는 많은 방법이 있습니다. 이러한 다른 상황을 구분하면 프로그램에서 일부 에러를 해결하고 해결할 수 없는 에러를 전달할 수 있습니다.

Note Swift에서 에러 처리는 Cocoa와 Objective-C에 NSError 를 사용하는 에러 처리 패턴과 상호 운용됩니다. 더많은 정보는 Swift에서 Cocoa 에러 처리 (Handling Cocoa Errors in Swift) 를 참고 바랍니다.

에러 표현과 던지기 (Representing and Throwing Errors)

Swift에서 에러는 Error 프로토콜에 준수하는 타입의 값으로 표현됩니다. 이 빈 프로토콜은 에러를 처리하는 것에 대해 사용될 수 있음을 나타냅니다.

Swift 열거형은 관련된 에러 조건의 그룹을 모델링하는데 특히 적합하며 관련값을 사용하여 에러의 특성에 대한 추가 정보를 전달할 수 있습니다. 예를 들어 다음은 게임 내에서 자동 판매기를 작동하는 에러 조건을 나타내는 방법입니다:

enum VendingMachineError: Error {
    case invalidSelection
    case insufficientFunds(coinsNeeded: Int)
    case outOfStock
}

에러가 발생하면 예상치 못한 일이 발생하여 정상적인 흐름을 계속할 수 없음을 나타낼 수 있습니다. throw 구문을 사용하여 에러를 발생 시킵니다. 예를 들어 아래의 코드는 자동 판매기에 5개의 코인이 더 필요하다고 에러를 발생 시킵니다:

throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

에러 처리 (Handling Errors)

에러가 발생할 때 주변 코드의 부분이 에러 처리를 담당해야 합니다. 예를 들어 문제를 수정하거나 다른 방법을 시도하거나 사용자에게 에러를 알리는 방법으로 에러를 처리해야 합니다.

Swift에서는 에러를 처리하는 4가지 방법이 있습니다. 함수에서 해당 함수를 호출하는 코드로 에러를 전파하거나 do-catch 구문을 사용하거나 옵셔널 값으로 에러를 처리하거나 에러가 발생하지 않을 것이라고 주장할 수 있습니다. 각 접근은 아래에 설명되어 있습니다.

함수에서 에러가 발생하면 프로그램의 흐름이 변경되므로 코드에서 에러가 발생할 수 있는 위치를 신속하게 알 수 있어야 합니다. 코드에서 이러한 위치를 식별하려면 에러가 발생할 수 있는 함수, 메서드, 또는 초기화 구문을 호출하는 코드 이전에 try 또는 try? 또는 try! 키워드를 작성합니다. 이 키워드는 아래에 설명되어 있습니다.

Note Swift에서 에러 처리는 try, catch 그리고 throw 키워드를 사용하는 다른 언어에서 에러 처리와 유사합니다. Objective-C를 포함하여 많은 언어에서의 예외 처리와 달리 Swift에서 에러 처리는 계산 비용이 많이 드는 프로세스 인 호출 스택 해제가 포함되지 않습니다. 따라서 throw 구문의 성능 특성은 return 구문의 성능 특성과 비슷합니다.

던지기 함수를 이용한 에러 전파 (Propagating Errors Using Throwing Functions)

에러가 발생할 수 있는 함수, 메서드, 또는 초기화 구문을 나타내기 위해 함수의 선언 중 파라미터 뒤에 throws 키워드를 작성합니다. throws 로 표시된 함수는 던지기 함수 라고 합니다. 함수에 반환 타입이 지정되어 있으면 throws 키워드는 반환 화살표 (->) 전에 작성합니다.

func canThrowErrors() throws -> String

func cannotThrowErrors() -> String

던지기 함수는 내부에서 발생한 에러를 호출된 범위로 전파합니다.

Note 던지기 함수는 에러를 전파만 할 수 있습니다. 던지기 선언이 되지 않은 함수 내에서 발생된 모든 에러는 함수 내에서 처리되어야 합니다.

아래 예제에서 VendingMachine 클래스는 요청된 항목이 불가능 하거나 품절이거나 현재 입금액을 초과하는 비용이 있는 경우 적절한 VendingMachineError 를 발생하는 vend(itemNamed:) 메서드를 가지고 있습니다:

struct Item {
    var price: Int
    var count: Int
}

class VendingMachine {
    var inventory = [
        "Candy Bar": Item(price: 12, count: 7),
        "Chips": Item(price: 10, count: 4),
        "Pretzels": Item(price: 7, count: 11)
    ]
    var coinsDeposited = 0

    func vend(itemNamed name: String) throws {
        guard let item = inventory[name] else {
            throw VendingMachineError.invalidSelection
        }

        guard item.count > 0 else {
            throw VendingMachineError.outOfStock
        }

        guard item.price <= coinsDeposited else {
            throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: item.price - coinsDeposited)
        }

        coinsDeposited -= item.price

        var newItem = item
        newItem.count -= 1
        inventory[name] = newItem

        print("Dispensing \(name)")
    }
}

vend(itemNamed:) 메서드의 구현은 guard 구문을 사용하여 메서드를 일찍 종료시키고 스낵 구매 요구사항 중 하나라도 충족하지 않으면 적절한 에러를 발생합니다. throw 구문은 프로그램 제어를 즉시 전달하므로 항목은 요구사항이 모두 만족해야만 판매됩니다.

vend(itemNamed:) 메서드는 발생하는 에러를 전파하기 때문에 이 메서드를 호출하는 코드는 do-catch 구문, try? 또는 try! 를 사용하여 에러를 처리하거나 계속 전파해야 합니다. 예를 들어 아래 예제에서 buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 은 던지기 함수이며 vend(itemNamed:) 메서드에서 발생한 에러는 buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 함수가 호출된 지점까지 전파될 것입니다.

let favoriteSnacks = [
    "Alice": "Chips",
    "Bob": "Licorice",
    "Eve": "Pretzels",
]
func buyFavoriteSnack(person: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
    let snackName = favoriteSnacks[person] ?? "Candy Bar"
    try vendingMachine.vend(itemNamed: snackName)
}

이 예제에서 buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 함수는 주어진 사람의 좋아하는 스낵을 검색하고 vend(itemNamed:) 메서드를 호출하여 그 제품을 구입합니다. vend(itemNamed:) 메서드는 에러를 발생할 수 있으므로 try 키워드를 앞에 두어 호출됩니다.

던지기 초기화 구문은 던지기 함수와 같은 방법으로 에러를 전파할 수 있습니다. 예를 들어 아래의 리스트에서 PurchasedSnack 구조체의 초기화 구문은 초기화 프로세스 부분으로 던지기 함수를 호출하고 발생하는 모든 에러를 호출자에게 전파하여 처리합니다.

struct PurchasedSnack {
    let name: String
    init(name: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: name)
        self.name = name
    }
}

Do-Catch 사용하여 에러 처리 (Handling Errors Using Do-Catch)

do-catch 구문을 사용하여 코드의 블럭을 실행하여 에러를 처리합니다. 에러가 do 절에서 발생되면 catch 절과 비교하여 에러를 처리할 수 있는 항목을 결정합니다.

다음은 do-catch 구문의 일반적인 형태입니다:

do {
    try <#expression#>
    <#statements#>
} catch <#pattern 1#> {
    <#statements#>
} catch <#pattern 2#> where <#condition#> {
    <#statements#>
} catch <#pattern 3#>, <#pattern 4#> where <#condition#> {
    <#statements#>
} catch {
    <#statements#>
}

처리할 수 있는 에러가 무엇인지 나타내기 위해 catch 뒤에 패턴을 작성합니다. catch 절이 패턴을 가지고 있지 않다면 이 절은 모든 에러와 일치하고 error 라는 이름을 가진 지역 상수로 에러를 바인드 합니다. 자세한 내용은 패턴 (Patterns) 을 참고 바랍니다.

예를 들어 다음 코드는 VendingMachineError 열거형에 3가지 모든 케이스에 대해 일치합니다.

var vendingMachine = VendingMachine()
vendingMachine.coinsDeposited = 8
do {
    try buyFavoriteSnack(person: "Alice", vendingMachine: vendingMachine)
    print("Success! Yum.")
} catch VendingMachineError.invalidSelection {
    print("Invalid Selection.")
} catch VendingMachineError.outOfStock {
    print("Out of Stock.")
} catch VendingMachineError.insufficientFunds(let coinsNeeded) {
    print("Insufficient funds. Please insert an additional \(coinsNeeded) coins.")
} catch {
    print("Unexpected error: \(error).")
}
// Prints "Insufficient funds. Please insert an additional 2 coins."

위의 예제에서 buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 함수는 에러를 발생할 수 있으므로 try 표현식으로 호출됩니다. 에러가 발생하면 실행이 즉시 catch 절로 전송되어 전파가 계속 될 것인지 여부를 결정합니다. 패턴이 일치하지 않으면 에러는 마지막 catch 절에 의해 포착되고 지역 error 상수에 바인딩 됩니다. 에러가 발생하지 않으면 do 구문에 나머지 구문이 실행됩니다.

catch 절은 do 절에서 발생할 수 있는 모든 에러를 처리할 필요는 없습니다. catch 절이 에러를 처리하지 않으면 에러는 주변에 전파합니다. 그러나 전파된 에러는 일부 주변 범위에서 처리되어야 합니다. 던지지 않는 함수에서는 do-catch 구문에서 에러를 처리해야 합니다. 던지는 함수에서는 do-catch 구문이나 호출자가 에러를 처리해야 합니다. 에러가 처리되지 않고 범위의 최상위로 전파되면 런타임 에러를 발생합니다.

예를 들어 위의 예제는 VendingMachineError 가 아닌 모든 에러가 호출 함수에서 포착되도록 작성할 수 있습니다:

func nourish(with item: String) throws {
    do {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: item)
    } catch is VendingMachineError {
        print("Couldn't buy that from the vending machine.")
    }
}

do {
    try nourish(with: "Beet-Flavored Chips")
} catch {
    print("Unexpected non-vending-machine-related error: \(error)")
}
// Prints "Couldn't buy that from the vending machine."

nourish(with:) 함수에서 vend(itemNamed:) 가 VendingMachineError 열거형에 케이스 중 하나의 에러를 발생하면 nourish(with:) 는 메세지를 출력하여 에러를 처리합니다. 그렇지 않으면 nourish(with:) 는 호출 부분으로 에러를 전파합니다. 이 에러는 일반적인 catch 절에 의해 포착됩니다.

연관된 에러를 포착하기 위한 다른 방법은 콤마로 구분하여 catch 다음에 리스트 형식으로 작성하는 것입니다. 예를 들어:

func eat(item: String) throws {
    do {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: item)
    } catch VendingMachineError.invalidSelection, VendingMachineError.insufficientFunds, VendingMachineError.outOfStock {
        print("Invalid selection, out of stock, or not enough money.")
    }
}

eat(item:) 함수는 포착할 자동 판매기 에러를 나열하며 에러 텍스트는 해당 리스트의 항목에 해당합니다. 리스트화 된 3가지 에러 중 어떤 에러가 발생하면 이 catch 절은 메세지를 출력하여 처리합니다. 나중에 추가될 수 있는 에러를 포함하여 다른 에러는 주변 범위로 전파됩니다.

에러를 옵셔널 값을 변환 (Converting Errors to Optional Values)

에러를 옵셔널 값으로 변환하여 처리하기 위해 try? 를 사용합니다. try? 표현식을 평가하는 동안 에러가 발생되면 이 표현식의 값은 nil 입니다. 예를 들어 아래 코드에서 x 와 y 는 같은 값을 가지고 동작합니다:

func someThrowingFunction() throws -> Int {
    // ...
}

let x = try? someThrowingFunction()

let y: Int?
do {
    y = try someThrowingFunction()
} catch {
    y = nil
}

someThrowingFunction() 이 에러를 발생하면 x 와 y 의 값은 nil 입니다. 그렇지 않으면 x 와 y 의 값은 반환된 함수 값입니다. x 와 y 는 someThrowingFunction() 이 반환하는 타입의 옵셔널 입니다. 여기서 함수는 정수를 반환하므로 x 와 y 는 옵셔널 정수입니다.

try? 를 사용하면 모든 에러를 같은 방식으로 처리하려는 경우 간결한 에러 처리 코드를 작성할 수 있습니다. 예를 들어 아래의 코드는 여러 접근방식을 사용하여 데이터를 가져오거나 모든 접근방식이 실패하면 nil 을 반환합니다.

func fetchData() -> Data? {
    if let data = try? fetchDataFromDisk() { return data }
    if let data = try? fetchDataFromServer() { return data }
    return nil
}

에러 전파 비활성화 (Disabling Error Propagation)

가끔 던지는 함수 또는 메서드가 실제로 런타임 에러를 발생하지 않는다는 사실을 알고 있습니다. 이러한 경우 표현식 전에 에러 전파를 비활성화 하기 위해 try! 를 작성할 수 있고 에러를 발생하지 않는다고 호출을 래핑할 수 있습니다. 에러가 발생한다면 런타임 에러가 발생합니다.

예를 들어 다음의 코드는 주어진 경로의 이미지를 로드하거나 이미지를 로드할 수 없을 때는 에러를 발생하는 loadImage(atPath:) 함수를 사용합니다. 이러한 경우 이미지는 이미지는 애플리케이션과 함께 제공되고 런타임에 에러가 발생하지 않으므로 에러 전파를 비활성화 하는 것이 적절합니다.

let photo = try! loadImage(atPath: "./Resources/John Appleseed.jpg")

에러 타입 지정 (Specifying the Error Type)

위에 모든 예제에서 사용하는 에러 처리의 방법에서 에러는Error 프로토콜을 준수하는 타입의 값입니다. 이러한 접근방식은 코드가 실행되는 동안 발생하는 모든 오류와 다른 곳에서 전파된 에러에 대해 미리 알 수 없습니다. 이것은 오류가 시간이 지남에 따라 변할 수 있음을 나타냅니다. 의존성을 사용하는 라이브러리를 포함하여 새로운 라이브러리는 새로운 에러를 던질 수 있고, 개발 또는 테스트 중에 보여지지 않는 실패 모드를 나타낼 수 있습니다. 위의 예제에서 에러를 처리하는 코드는 특정 catch 구문이 없는 에러 처리를 위해 기본 케이스를 포함합니다.

대부분의 Swift 코드는 던지는 에러에 대해 타입을 지정하지 않습니다. 그러나, 다음과 같은 특별한 경우에 특정 타입의 에러로 제한할 수 있습니다:

동적 메모리 할당을 지원하지 않는 임베디드 시스템에서 코드를 실행하는 경우입니다.any Error 또는 다른 박스형 프로토콜 타입의 인스턴스는 에러를 저장히기위해 런타임 때 메모리에 할당해야 합니다. 반대로, 특정 타입의 에러를 발생하려면 Swift 는 에러에 대한 힙 할당을 피할 수 있습니다.
에러가 라이브러리 처럼 일부 코드를 상세히 구현하고, 인터페이스의 부분이 아닌 경우입니다. 에러는 라이브러리에서만 발생하고, 다른 의존성이나 라이브러리의 클라이언트에서 발생하지 않으므로, 가능한 모든 실패 목록을 만들 수 있습니다. 그리고 에러는 라이브러리의 세부 구현내용이므로, 라이브러리 내에서 처리됩니다.
코드에서 클로저 인수를 가지고 클로저로 부터 에러를 전파하는 함수와 같이 제너릭 파라미터에 의해 전파되는 에러의 경우입니다. 특정 에러 타입을 전파하는 것과rethrows 를 사용하는 것에 대한 비교는다시 던지는 함수와 메서드 (Rethrowing Functions and Methods) 를 참고 바랍니다.

예를 들어, 평점을 요약하고 다음의 에러 타입을 사용한다고 생각해 봅시다.

enum StatisticsError: Error {
    case noRatings
    case invalidRating(Int)
}

함수는 에러로 StatisticsError 값만 던지는 것을 지정하기 위해, 함수를 선언할 때throws 대신에 throws(StatisticsError) 를 작성합니다. 이 구문은 선언에서 throws 다음에 에러 타입을 작성하기 때문에타입이 지정된 던기지 (typed throws) 라고 부릅니다. 예를 들어, 아래의 함수는 에러로 StatisticsError 값을 던집니다.

func summarize(_ ratings: [Int]) throws(StatisticsError) {
    guard !ratings.isEmpty else { throw .noRatings }

    var counts = [1: 0, 2: 0, 3: 0]
    for rating in ratings {
        guard rating > 0 && rating <= 3 else { throw .invalidRating(rating) }
        counts[rating]! += 1
    }

    print("*", counts[1]!, "-- **", counts[2]!, "-- ***", counts[3]!)
}

위 코드에서,summarize(_:) 함수는 1 에서 3을 나타내는 평점의 목록을 요약합니다. 이 함수는 입력이 올바르지 않으면 StatisticsError 의 인스턴스를 던집니다. 위 코드에서 함수의 에러 타입은 이미 정의되었으므로, 에러를 던질 때 타입을 생략합니다. 이와 같이 함수에서 에러가 발생할면throw StatisticsError.noRatings 로 작성하는 대신,throw .noRatins 로 짧게 작성할 수 있습니다.

함수의 시작 부분에 에러 타입을 지정해서 작성하면, Swift 는 다른 에러 타입을 던지는지 확인합니다. 예를 들어, 이 챕터의 위 예제에서 summarize(_:) 함수에VendingMachineError 를 사용하면, 코드는 컴파일 때 에러가 발생합니다.

일반적인 던지는 함수내에서 타입이 지정된 던지기를 사용하는 함수를 호출할 수 있습니다:

func someThrowingFunction() throws {
    let ratings = [1, 2, 3, 2, 2, 1]
    try summarize(ratings)
}

위 코드에서 someThrowingFunction() 에서 에러 타입을 지정하지 않아,any Error 를 던집니다.throws(any Error) 로 명시적으로 에러 타입을 작성할 수도 있습니다; 아래 코드는 위 코드와 동일합니다:

func someThrowingFunction() throws(any Error) {
    let ratings = [1, 2, 3, 2, 2, 1]
    try summarize(ratings)
}

이 코드에서,someThrowingFunction() 은 summarize(_:) 에서 던지는 모든 에러를 전파합니다.summarize(_:) 에서 발생하는 에러는 StatisticsError 값이며,someThrowingFunction() 에 유효한 에러입니다.

Never 의 반환 타입으로 반환하지 않는 함수를 작성할 수 있는 것처럼, 절대 에러를 던지지 않는 throws(Never) 로 함수를 작성할 수 있습니다:

func nonThrowingFunction() throws(Never) {
  // ...
}

이 함수는 던지기 위해 Never 타입의 값을 생성할 수 없으므로, 에러를 던질 수 없습니다.

함수의 에러 타입을 지정하는 것 외에도,do-catch 구문에 에러 타입을 지정하여 작성할 수도 있습니다. 예를 들어:

let ratings = []
do throws(StatisticsError) {
    try summarize(ratings)
} catch {
    switch error {
    case .noRatings:
        print("No ratings available")
    case .invalidRating(let rating):
        print("Invalid rating: \(rating)")
    }
}
// Prints "No ratings available"

이 코드에서,do throws(StatisticsError) 를 작성하는 것은do-catch 구문에서 에러로 StatisticsError 값을 발생합니다. 다른 do-catch 구문과 같이,catch 구문은 가능한 모든 에러를 처리하거나 주변에 처리되지 않은 에러에 대해 전파합니다. 이 코드는 switch 구문을 사용하여 모든 에러를 처리합니다. 패턴을 가지지 않는 다른 catch 구문과 같이 이 구문은 모든 에러와 일치시키고error 라는 이름의 지역 상수에 바인딩 합니다.do-catch 구문은 StatisticsError 값을 던지므로,error 는 StatisticsError 타입의 값입니다.

위의 catch 구문은 가능한 에러를 일치시키고 처리하기 위해switch 구문을 사용합니다. 에러 처리 코드없이 StatisticsError 에 새로운 케이스를 추가하면, Swift 는 switch 구문이 완전하기 않기 때문에 에러가 발생합니다. 자체 에러를 모두 처리하는 라이브러리의 경우에, 이러한 접근방식을 사용하여 새로운 에러를 처리하기 위한 새로운 코드를 가져오도록 할 수 있습니다.

함수 또는 do 블럭에서 하나의 타입으로 에러를 던지면, Swift 는 타입이 지정된 던지기를 사용하는 코드라고 추론합니다. 이 짧은 구문을 사용하면, 위 예제에서 do-catch 를 아래와 같이 작성할 수 있습니다:

let ratings = []
do {
    try summarize(ratings)
} catch {
    switch error {
    case .noRatings:
        print("No ratings available")
    case .invalidRating(let rating):
        print("Invalid rating: \(rating)")
    }
}
// Prints "No ratings available"

위 do-catch 블럭에서 에러 타입을 지정하지 않지만, Swift 는 StatisticsError 를 던진다고 추론합니다. Swift 가 타입이 지정된 던지기로 추론하는 것을 방지하기 위해throws(any Error) 를 명시적으로 작성할 수 있습니다.

정리 작업 지정 (Specifying Cleanup Actions)

코드의 현재 블럭이 종료되기 직전에 어떠한 작업을 수행하려면 defer 구문을 사용합니다. 이 구문을 사용하여 에러가 발생하여 종료되거나 return 또는 break 와 같은 구문에 의해 종료되는 방식에 상관없이 필요한 정리를 수행할 수 있습니다. 예를 들어 defer 구문을 사용하여 파일 설명자가 닫히고 수동으로 할당된 메모리가 해제되도록 할 수 있습니다.

defer 구문은 현재 범위가 종료될 때까지 실행을 연기합니다. 이 구문은 defer 키워드와 나중에 실행될 구문으로 구성되어 있습니다. 지연된 구문은 break 또는 return 구문과 같이 구문의 밖으로 제어를 이동하거나 에러를 발생시키는 코드를 포함할 수 없습니다. 지연된 동작은 소스 코드에 작성된 순서와 반대로 실행됩니다. 즉 첫번째 defer 구문의 코드는 마지막에 실행되고 두번째 defer 구문의 코드는 마지막에서 두번째로 실행되는 식입니다. 소스 코드의 마지막 defer 구문은 마지막에 실행합니다.

func processFile(filename: String) throws {
    if exists(filename) {
        let file = open(filename)
        defer {
            close(file)
        }
        while let line = try file.readline() {
            // Work with the file.
        }
        // close(file) is called here, at the end of the scope.
    }
}

위의 예제는 open(_:) 함수에 close(_:) 에 대한 호출이 있는지 확인하기 위해 defer 구문을 사용합니다.

에러 처리 코드가 포함되어 있지 않아도 defer 구문을 사용할 수 있습니다. 더 자세한 내용은 연기된 동작 (Deferred Actions) 을 참고 바랍니다.

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