[Kotlin] 공변성, 반공변성, 무변성🦎

0️⃣ 프롤로그

이펙티브 코틀린을 읽다가 그냥 가볍게 알고 있었던 키워드들에 대한 깊은 학습이 필요하다고 느껴서 여러가지 키워드들을 검색해가며 공부하던 중에 covariance, contravariance, invariance 즉 변성에 대한 설명들이 많길래 한 번 정리해보는게 좋을 것 같아서 적어본다.

1️⃣ 변성(variance)

프로그래밍 언어에서의 변성이란 제네릭 형식 매개변수가 클래스 계층에 어떤 영향을 미치는지를 말한다.
쉽게 예를들어 List<String>과 List<Any>처럼 기저 타입은 같지만 제네릭 타입의 인자가 다른 여러 타입이 서로 어떤 관계가 있는지 설명하는 개념이라고 생각하면 된다.

하위 타입에 대한 관계

String 타입은 Any 타입의 하위 타입이다.
그렇다고 해서 List<String>은 List<Any>의 하위 타입은 아니다. 코틀린은 무공변성을 디폴트로 하기 때문에 아래와 같은 코드를 실행한다면 컴파일 오류를 발생 시키게 된다.
```
 fun printList(list: List<Any>) {
     for(i in list) {
         println(i)
     }
 }

 fun main() {
     val lists = listOf<String>("1","2","3")
     printList(lists) // compile error
 }
```
List<String>과 List<Any>는 아무런 관계가 없기 때문이다.
이 두 타입의 관계를 정의해주고, printList() 함수의 활용성을 확장할 수 있도록 해 주는 개념이 바로 변성이다.

2️⃣ 무변성(invariance)

제네릭 클래스를 인스턴스화 할 때 서로 다른 자료형을 사용하기 위해서는 자료형 사이의 상, 하위 관계를 잘 따져야 한다.형식 매개변수 를 선언할 때 Out In 키워드 없이 그냥 선언한다면 기본 변성인 무변성으로 클래스가 선언된다. 아무리 상하관계가 명확한 자료형이라도 클래스가 무변성으로 선언되면 자료형 불일치 오류를 발생시킨다.

    class Num<T>(val size: Int)
    fun main() {
        val anys: Num<Any> = Num<Int>(10) // 자료형 불일치 오류
        val nothings: Num<Nothing> = Num<Int>(10) // 자료형 불일치 오류
    }

3️⃣ 공변성(covariance)과 반공변성(contravariance)

형식 매개변수 의 상, 하위 관계가 성립하고, 그 관계가 그대로 인스턴스 자료형으로 이어지는 경우 이를 공변성 이라고 한다.

 class Num<Out T>(val size: Int)
 fun main() {
     val anys: Num<Any> = Num<Int>(10) // 상, 하위 관계 자료형 일치
     val nothings: Num<Nothing> = Num<Int>(10) // Nothing은 Int의 하위 타입이므로 불일치 오류
 }

Out 키워드를 사용해서 공변성으로 클래스를 선언했다. Any의 경우 Int의 상위 클래스이므로 Int형으로 생성한 객체도 Any에 포함할 수 있다.
하지만 Nothing의 경우 Int의 하위 클래스이므로 Int형으로 생성한 객체를 포함할 수 없다.

공변성, 반공변성에서 자료형 제한하기!

 open class Animal(val size : Int) {
   fun feed() = println("Feeding")
 }

 class Cat(val jump : Int) : Animal(50)
 class Dog(val weight : Int) : Animal(80)

 class Box<out T : Animal>(val element : T) {
     // Out 키워드를 사용해서 공변성으로 선언
     // In 키워드를 사용하면 반공변성으로 선언된다.
     // 따라서 하위 자료형이 상위 자료형으로 변환하는 것은 괜찮다.
 }

 fun main() {
	
 // 객체 생성
 val c1 : Cat = Cat(10)
 val c2 : Dog = Dog(20)
	
 var a1 : Animal = c1 // 하위 자료형이 상위 자료형으로의 변환은 가능.
	
 val c3 : Box<Cat> = Box<Animal>(10) // 상위 자료형이 하위 자료형으로의 변환은 불가능
 val c4 : Box<Any> = Box<Cat>(!0) // 자료형을 Animal로 제한했으므로 Animal, Cat, Dog를 제외한 다른 자료형은 사용불가.
}

[마지막 수정 : 2022.04.10]

0️⃣ 프롤로그

1️⃣ 변성(variance)

하위 타입에 대한 관계

2️⃣ 무변성(invariance)

3️⃣ 공변성(covariance)과 반공변성(contravariance)

공변성, 반공변성에서 자료형 제한하기!