あなたのメソッドはどこから？　Protocol「私は…」

アプリケーション共同開発部のしみずです。

このブログを読んでいるみなさんならSwift好きですよね？ということは、Protocolも好きですよね？
では、Protocolのメソッドがどのように呼び出されるのかご存知でしょうか？

今回は、Protocolに関して一度は見たことや嵌ったことがあるかもしれない事例と、その原因の考察をしてみたいと思います。

事例

最後の行では、S structのインスタンスを渡しているのにも関わらず、P protocolのmethod()が出力されています。
これの解決方法は、P protocolの定義本体に”func method()”を含めることですが、ではなぜ、P.method()が実行されるのでしょうか？

それはextensionメソッドは、Static Dispatchだからです。

Swiftで利用されるディスパッチの種類

ここでディスパッチについて整理します。
Swiftのディスパッチは、3つに分類できます。

Dynamic Dispatch

Objective-Cクラスでは基本的にこの方式が取られており、Cocoaの世界でよく目にするKVO, UIAppearance, Core Data, SwizzlingなどはこのDynamic Dispatchを駆使して実現されています。

Virtual Dispatch

多くのOOP言語はこの方式が利用されており、純粋なSwiftクラスでも利用されています。
他の言語では”Virtual Table”や”vtable”と呼ばれていますが、Swiftでは”Witness Table”という言い方をするようです。

Protocolの必須メソッドの呼び出しも基本的にこの方式が利用されます。

Static Dispatch

言わずもがなのことですが、「Struct」と「finalがついたクラスやメソッド」などはこの方式が利用されます。
Objective-Cクラス以外のextensionメソッドもこの方式になります。

Protocolのディスパッチの様子

では実際にProtocolの必須メソッドがどのように呼び出されているのかInstruments.appを使ってのぞいてみようと思います。

このProtocolに準拠した構造体、クラスとそのサブクラスのインスタンスを用意し、最初の事例と同じように型注釈にPを指定します。

これらのインスタンスに対してProtocolメソッドを読んだ結果が↓になります。

protocolMethod()

Protocolの定義には含まれないextensionメソッドは、最初の事例と同じようにPの実装が直接呼び出されます。

defaultImplementationMethod()

こちらはProtocol定義に含まれるため、Pの実装ではなくそれぞれのインスタンスの実装が呼び出されます。

method()

先ほどと同じくProtocol定義に含まれるため、構造体もクラスもそれぞれの実装したものが呼び出されています。

overriddenMethod()

こちらのメソッドは、Cで実装しSubCでオーバーライドした状態で、SubCのインスタンスから呼び出しています。
少しわかりにくいですが、”protocol witness for P.overriddenMethod() in conformance C“と書かれているようにスーパークラスCの準拠を辿っていますが、最終的に”SubC.overriddenMethod()”とあるようにSubC側の実装が呼び出されていることがわかります。