Swift의 isEmpty와 count == 0: 무엇이 다를까?
스위프트에서 컬렉션(collection)이 비어 있는지 확인하는 방법이 두 가지가 있다. 컬렉션의 count 값이 0 이거나 isEmpty 프로퍼티를 사용한다. 이 둘의 차이점이 있는지 알아보자.
isEmpty
Swift standard library에서 isEmpty가 어떻게 구현되어 있는지 보면 아래와 같다. isEmpty는 count == 0 으로 확인하지 않고 startIndex 와 endIndex 값이 같은지 확인한다. 이는 Collection 프로토콜의 기본 구현으로, Set과 같은 특별한 경우를 제외하고는 대부분의 컬렉션 타입들이 이 구현을 상속받아 사용한다.
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extension Collection {
/// A Boolean value indicating whether the collection is empty.
///
/// When you need to check whether your collection is empty, use the
/// `isEmpty` property instead of checking that the `count` property is
/// equal to zero. For collections that don't conform to
/// `RandomAccessCollection`, accessing the `count` property iterates
/// through the elements of the collection.
///
/// let horseName = "Silver"
/// if horseName.isEmpty {
/// print("My horse has no name.")
/// } else {
/// print("Hi ho, \(horseName)!")
/// }
/// // Prints "Hi ho, Silver!")
///
/// - Complexity: O(1)
@inlinable
public var isEmpty: Bool {
return startIndex == endIndex
}
}
count == 0
반면에 count 구현하는 부분을 보면 startIndex에서 endIndex까지 거리를 계산한다. Array나 Dictionary와 같은 기본 컬렉션 타입들은 내부적으로 요소의 개수를 추적하고 있어 O(1)의 시간 복잡도를 가지지만, 모든 컬렉션 타입이 그런 것은 아니다.
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extension Collection {
/// The number of elements in the collection.
///
/// To check whether a collection is empty, use its `isEmpty` property
/// instead of comparing `count` to zero. Unless the collection guarantees
/// random-access performance, calculating `count` can be an O(*n*)
/// operation.
///
/// - Complexity: O(1) if the collection conforms to
/// `RandomAccessCollection`; otherwise, O(*n*), where *n* is the length
/// of the collection.
@inlinable
public var count: Int {
return distance(from: startIndex, to: endIndex)
}
/// Returns the distance between two indices.
///
/// Unless the collection conforms to the `BidirectionalCollection` protocol,
/// `start` must be less than or equal to `end`.
///
/// - Parameters:
/// - start: A valid index of the collection.
/// - end: Another valid index of the collection. If `end` is equal to
/// `start`, the result is zero.
/// - Returns: The distance between `start` and `end`. The result can be
/// negative only if the collection conforms to the
/// `BidirectionalCollection` protocol.
///
/// - Complexity: O(1) if the collection conforms to
/// `RandomAccessCollection`; otherwise, O(*k*), where *k* is the
/// resulting distance.
@inlinable
public func distance(from start: Index, to end: Index) -> Int {
_precondition(start <= end,
"Only BidirectionalCollections can have end come before start")
var start = start
var count = 0
while start != end {
count = count + 1
formIndex(after: &start)
}
return count
}
}
여기서 더 자세히 보면 아래와 같이 설명되어 있다.
O(1) if the collection conforms to RandomAccessCollection; otherwise, O(n), where n is the length of the collection.
즉 RandomAccessCollection을 채택하고 있다면 시간 복잡도가 O(1)이 되고, 그렇지 않다면 컬렉션의 길이 n 만큼 시간이 걸린다. 예를 들어, Array와 Dictionary는 RandomAccessCollection을 채택하고 있어 O(1)의 시간 복잡도를 가지지만, Set은 이를 채택하고 있지 않다. 그래서 Set의 isEmpty 구현을 보면 다음과 같이 count 값을 확인하는 방식을 사용한다:
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extension Set: Collection {
/// A Boolean value that indicates whether the set is empty.
@inlinable
public var isEmpty: Bool {
return count == 0
}
}
Strings
컬렉션 중에서도 문자열을 다룰 때에도 isEmpty 혹은 count를 사용하는 경우가 많다. 스위프트 문자열은 복잡한 문자 모음으로, 여러 기호가 결합이 되어 하나의 문자로 표시될 수 있다. Swift의 String은 내부적으로 Unicode scalar values를 사용하며, 필요할 때 UTF-8로 인코딩된다. 이로 인해 보여지는 하나의 문자가 사실 여러 값을 포함하고 있을 수 있다. 그래서 문자열의 정확한 문자 수를 알려면 실제로 시작 인덱스와 끝 인덱스 사이의 정확한 거리를 계산하기 위해 모든 유니코드 스칼라 값들을 반복(O(n) 연산)해야 한다.
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extension String: BidirectionalCollection {
/// The number of characters in a string.
///
/// To check whether a string is empty,
/// use its `isEmpty` property instead of comparing `count` to zero.
///
/// - Complexity: O(n), where n is the length of the string.
@inline(__always)
public var count: Int {
return distance(from: startIndex, to: endIndex)
}
}
이 두 인덱스 프로퍼티에 접근하는 데 실제 계산이 필요하지 않기 때문에 Collection 프로토콜의 기본 구현인 isEmpty는 count를 사용하는 대신 startIndex와 endIndex 프로퍼티가 동일한지 여부를 확인한다.
실제로 성능 차이를 보여주는 간단한 예제를 살펴보면:
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let largeString = String(repeating: "a", count: 1000000)
// O(1) 연산 - 즉시 결과 반환
let isEmptyCheck = largeString.isEmpty
// O(n) 연산 - 전체 문자열을 순회해야 함
let countCheck = largeString.count == 0
마무리
컬렉션이 비어 있는지 여부를 확인할 때는 count 보다 빠르고 가독성이 좋은 isEmpty를 사용하도록 하는 것이 더 좋다. 만약 특정 개수를 확인하고 싶다면 그때는 count를 쓰는 것이 좋다. 특히 String이나 커스텀 컬렉션을 다룰 때는 이 차이가 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다는 점을 기억하자.
참고
Swift Collection.swift 소스코드