[WWDC23] What's new in Swift 5.9 (if/else, Result Builder, Parameter Pack, Macro, Foundation, C++, Concurrency)

What’s new in Swift - WWDC23 - Videos - Apple Developer

 

if/else문의 향상

 

복잡한 조건을 기반으로한 let 변수를 초기화하려면 아래와 같은 복잡한 삼항 표현식이 나올수도 있습니다(있나!?).

let bullet =
  isRoot && (count == 0 || !willExpand) ? ""
    : count == 0    ? "- "
    : maxDepth <= 0 ? "▹ " : "▿ "

이를 if 표현식으로 좀 더 친숙하고 읽기 쉬운 if문 체인으로 변경할 수 있습니다.

let bullet =
    if isRoot && (count == 0 || !willExpand) { "" }
    else if count == 0 { "- " }
    else if maxDepth <= 0 { "▹ " }
    else { "▿ " }

 

전역변수나 저장 프로퍼티를 초기화하는 경우 이런 방법이 도움이 될 수 있습니다.

let attributedName = AttributedString(markdown: displayName)

 

위와 같은 단일 표현이 잘 동작할 수도 있지만, 특정 조건을 원하는 경우 아래처럼 표현을 했어야 했는데,

let attributedName = {
    if let displayName, !displayName.isEmpty {
        AttributedString(markdown: displayName)
    } else {
        "Untitled"
    }
}()

 

이제 if 문이 표현식이 될 수 있기 때문에 아래처럼 표현이 가능합니다.

let attributedName =
    if let displayName, !displayName.isEmpty {
        AttributedString(markdown: displayName)
    } else {
        "Untitled"
    }

 

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Result Builders

유효하지 않은 코드 Type 체킹 속도가 향상되었고, 유효하지 않은 코드에 대한 오류 메세지가 더 명확졌습니다.

struct ContentView: View {
    enum Destination { case one, two }

    var body: some View {
        List {
            NavigationLink(value: .one) { // 실제로 문제가 되는 코드
                Text("one")
            }
            NavigationLink(value: .two) {
                Text("two")
            }
        }.navigationDestination(for: Destination.self) {
            $0.view // Swift5.7에서 에러가 표시되던 부분
        }
    }
}

이전에는 위처럼 일부 유효하지 않은 코드로 인해 Result Builder의 완전 다른 부분에서 잘못된 오류가 발생하는 문제가 있었습니다. 이제는 좀 더 정확한 위치에 컴파일러 진단을 받을 수 있게 됩니다.

 

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Generic with Parameter Pack

이제는 매개변수의 타입뿐만 아니라, 매개변수의 갯수에 대해서도 추상화할 수 있습니다.

예를 들어 아래처럼 여러개의 제네릭 매개변수를 받아, 여러개의 제네릭을 반환하고 싶을 수 있습니다.

func evaluate<Result>(_:) -> (Result)

func evaluate<R1, R2>(_:_:) -> (R1, R2)

func evaluate<R1, R2, R3>(_:_:_:) -> (R1, R2, R3)

func evaluate<R1, R2, R3, R4>(_:_:_:_:)-> (R1, R2, R3, R4)

func evaluate<R1, R2, R3, R4, R5>(_:_:_:_:_:) -> (R1, R2, R3, R4, R5)

func evaluate<R1, R2, R3, R4, R5, R6>(_:_:_:_:_:_:) -> (R1, R2, R3, R4, R5, R6)

하지만 위처럼 하면 6개 이상 매개변수를 전달하려고 할 때마다, 또 새로운 오버로드가 필요해집니다.

Swift 5.9부터는 each 를 통해서 매개변수의 갯수를 추상화할 수 있게 됩니다.

이 컨셉을 'Parameter Pack'이라고 부릅니다.

 

Parameter Pack을 사용하면 위처럼 각 고정 매개변수 길이에 대한 오버로드 함수들을 아래처럼 단일 함수로 나타내는 것이 가능해집니다.

func evaluate<each Result>(_: repeat Request<each Result>) -> (repeat each Result)

 

타입추론은 Parameter Pack을 사용하는 API를 API가 사용하는지 알 필요없이 자연스럽게 사용할 수 있게 해줍니다.

struct Request<Result> { ... }

struct RequestEvaluator {
  func evaluate<each Result>(_: repeat Request<each Result>) -> (repeat each Result)
}

let results = RequestEvaluator.evaluate(r1, r2, r3) // Type Parameter Pack의 사용

(더 자세한 내용은 Generalize APIs using parameter packs 세션 참조)

 

 

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Macro

boilerplate 코드를 제거하고 Swift의 표현력을 올리기 위해 제공.

아래는 assert문. 거짓일 때는 프로그램을 중지하지만, 파일과 줄 번호만 얻을 수 있습니다. 

assert(max(a, b) == c)

 

XCTest는 두 값을 개별적으로 사용하는 assert-equal operation을 제공하므로 문제가 발생시 두 값이 같지 않은 것을 볼 수 있지만 max(a, b)가 잘못되었는지, c가 잘못되었는지, max(a, b)는 어떤 값이었는지, 어떤 값이 잘못되었는지는 알수는 없습니다.

XCAssertEqual(max(a, b), c) //XCTAssertEqual failed: ("10") is not equal to ("17")

 

#assert 매크로를 이용하면 assertion이 실패했을 때 더 풍부하게 알려줄 수 있습니다.

import PowerAssert

#assert(max(a, b) == c)

assertion 결과에 영향을 준 각 값과 실패한 assertion에 대한 코드를 표시해줍니다.

 

public macro assert(_ condition: Bool)

macro 패키지에서 assert 선언을 보면 앞에 macro 키워드가 붙은 것 외엔 함수처럼 보여집니다.

 

import PowerAssert
#assert(max(a, b)) //Type 'Int' cannot be a used as a boolean; test for '!= 0' instead

macro를 사용할 때 매개변수 타입이 검사되므로, 잘못 사용한 경우 위와 같이 유용한 error 메세지를 받을 수 있게 됩니다.

 

public macro assert(_ condition: Bool) = #externalMacro(
  module: “PowerAssertPlugin”,
  type: “PowerAssertMacro"
)

대부분의 매크로는 문자열을 통해 macro 구현을 위한 모듈 및 유형을 지정하는 #externalMacro로 정의됩니다.

 

#externalMacro 타입은 컴파일러 플러그인 역할을 하는 별도의 프로그램에서 정의됩니다.
Swift 컴파일러는 매크로 사용을 위한 소스 코드를 플러그인에 전달합니다.

플러그인은 새로운 소스 코드를 생성한 다음 Swift 프로그램에 다시 통합됩니다.
여기에서 macro는 assertion을 개별 값을 캡처하는 코드와 소스 코드에서 표시되어야 하는 위치로 확장합니다.

상용구를 직접 작성하고 싶지는 않겠지만 매크로가 자동으로 작성합니다.

 

// Freestanding macro roles

@freestanding(expression)
public macro assert(_ condition: Bool) = #externalMacro(
  module: “PowerAssertPlugin”,
  type: “PowerAssertMacro"
)

추가적으로 assert macro는 @freestanding macro입니다.

이렇게 되면 assert는 #구문을 사용하고 해당 구문에서 직접 동작하여 새코드를 생성시켜주기 때문에 freestanding(독립형)이라고 불립니다.

 

let pred = #Predicate<Person> {
  $0.favoriteColor == .blue
}

let blueLovers = people.filter(pred)

새로운 Foundation Predicate API가 제공하는 #Predicate 예시.

이 macro를 사용하면 클로저를 사용하여 type-safe 방식으로 조건자를 작성할 수 있습니다.
결과 조건자 값은 Swift 컬렉션 작업인 SwiftUI 및 SwiftData를 포함하여 여러 다른 API와 함께 사용할 수 있습니다.

 

// Predicate expression macro

@freestanding(expression) 
public macro Predicate<each Input>(
  _ body: (repeat each Input) -> Bool
) -> Predicate<repeat each Input>

이 macro는 프로그램 다른 곳에서 사용할 수 있는 새 Predicate 타입 인스턴스를 반환시켜줍니다.

 

enum Path {
  case relative(String)
  case absolute(String)
  
  // boilerplate codes
  var isAbsolute: Bool {
    if case .absolute = self { true }
    else { false }
  }

  var isRelative: Bool {
    if case .relative = self { true }
    else { false }
  }
}

위와 같은 boilerplate 코드들은

 

@CaseDetection
enum Path {
  case relative(String)
  case absolute(String)
}

let absPaths = paths.filter { $0.isAbsolute }

@CaseDetection macro로 줄여줄 수 있습니다. 이 macro는 적용한 선언구문(enum문 자체)를 입력으로 받아서 새 코드를 생성시킵니다.

Expand Macro

 

 

위 @CaseDetection macro는 @attached(member) macro인데, 이는 타입이나 extension에서 새 멤버를 생성한다는 의미입니다.

@attached(peer) macro는 예를 들어 비동기 메서드의 complete handler 버전을 생성하거나 그 반대로 생성하기 위해 연결된 선언과 함께 새 선언을 추가합니다.

@attached(accessor) macro는 저장 프로퍼티를 연산 프로퍼티로 전환할 수 있으며 프로퍼티 액세스에 대한 특정 작업을 수행하거나 프로퍼티 래퍼와 비슷하지만 더 유연한 방식으로 실제 저장소를 추상화하는 데 사용할 수 있습니다.

이처럼 @attached 매크로는 유형의 특정 멤버에 프로퍼티를 도입할 수 있을 뿐만 아니라 새로운 프로토콜 적합성을 추가할 수 있습니다.

 

final class Person: ObservableObject {
    @Published var name: String
    @Published var age: Int
    @Published var isFavorite: Bool
}

struct ContentView: View {
    @ObservedObject var person: Person
    
    var body: some View {
        Text("Hello, \(person.name)")
    }
}

또 한가지 예는 ObservableObject입니다.

기존에 SwiftUI에서 특정 프로퍼티를 Observing하려면 타입을 ObservableObject를 준수하도록 만들고 모든 프로퍼티를 @Published로 표시하고 View에서 @ObservedObject 프로퍼티 래퍼를 사용하기만 하면 됩니다.
이는 많은 단계이며 단계가 누락되면 UI가 예상대로 업데이트되지 않을 수 있습니다.

 

@Observable final class Person {
    var name: String
    var age: Int
    var isFavorite: Bool
}

struct ContentView: View {
    var person: Person
    
    var body: some View {
        Text("Hello, \(person.name)")
    }
}

이를 @Observable macro를 이용하면 위처럼 간편해질 수 있습니다.

프로퍼티마다 @Published를 달 필요가 없고, 사용하는 View에서도 @Observed를 달 필요가 없어졌습니다.

 

@attached(member, names: ...)
@attached(memberAttribute)
@attached(conformance)
public macro Observable() = #externalMacro(...).

@Observable macro는 위 세가지 macro 역할의 조합으로 만들어집니다.

 

@attached(member, names: ...)는 새 프로퍼티와 메서드를 추가하고,

@attached(memberAttribute)는 observed 클래스의 저장프로퍼티에 @ObservationTracked macro를 추가하여 observation 이벤트를 트리거하는 getter, setter로 확장합니다.

@attached(conformance)는 Observable 프로토콜에 대한 준수를 도입(?)합니다.

위처럼 복잡해보일 수 있는 코드들이 @Observable macro 뒤에 숨어져있습니다.

 

(더 자세한 내용은 'Expand on Swift Macros', 'Write Swift Macros' 세션 참조)

 

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Swift Foundation

이전에 공개했던 Swift Foundation이 MacOS Sonoma, iOS 17, iPadOS 17 부터 도입된다는 내용으로 기존 Foundation보다 성능향상이 크다는 점을 이야기 했습니다.

Swift로 작성한 Foundation Package Preview가 공개

 

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C++과 Swift의 상호운용성

C++과 상호운용성 세팅을 할 수 있다는 내용입니다.

 

위처럼 C++로 작성한 코드를 Swift에서 액세스하고 직접 사용할 수 있게 됩니다.

 

(자세한 내용은 'Mix Swift and C++' 세션 참조)

 

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동시성 Concurrency

추상 동시성 모델에는 2가지가 있습니다.

• Tasks: 어디에서나 실행할 수 있는 순차적 작업 단위. 프로그램에 await가 있을 때마다 작업을 일시중지하고 작업을 계속할 수 있게 되면 다시 시작할 수 있음.
• Actors: 격리된 상태에 대한 상호 배타적인 액세스를 제공하는 동기화 메커니즘. 외부에서 액터를 입력하면 작업을 일시 중지할 수 있으므로 await가 필요.

Tasks와 Actors는 추상 언어 모델에 통합되지만 해당 모델 내에서 다양한 환경에 맞게 다양한 방식으로 구현될 수 있습니다.

Tasks는 Global concurrent pool에서 실행됩니다.

Global concurrent pool이 작업 일정을 결정하는 방법은 환경에 달려 있습니다.
Apple 플랫폼의 경우 Dispatch 라이브러리는 전체 운영 체제에 최적화된 일정을 제공하며 각 플랫폼에 대해 광범위하게 조정되었습니다.
보다 제한적인 환경에서는 다중 스레드 스케줄러의 오버헤드가 허용되지 않을 수 있습니다.

Swift의 동시성 모델은 Single-Thread 협력 Queue로 구현됩니다.
추상 모델은 다양한 런타임 환경에 매핑할 수 있을 만큼 유연하기 때문에 동일한 Swift 코드가 두 환경에서 모두 작동합니다.
또한 콜백 기반 라이브러리와의 상호 운용성은 처음부터 Swift의 async/await 지원에 내장되었습니다.

 

withCheckedContinuation 작업을 통해 Task를 일시정시했다가, 나중에 콜백에 대한 response로 다시 시작할 수 있습니다.

이를 통해 Task 자체를 관리하는 기존 라이브러리와의 통합이 가능합니다.
Swift 동시성 런타임에서 Actor의 표준 구현은 Actor에서 실행할 Task의 잠금 없는 대기열이지만 가능한 유일한 구현은 아닙니다.
보다 제한된 환경에서는 Atomic하지 않을 수 있고 대신 spinlock과 같은 다른 동시성 primitive를 사용할 수 있습니다.

해당 환경이 Single-thread인 경우 synchronization이 필요하지 않지만 Actor 모델은 관계없이 프로그램에 대한 추상 동시성 모델을 유지합니다.
동일한 코드를 multi-thread인 다른 환경으로 계속 가져올 수 있습니다.
Swift 5.9에서는 커스텀 Actor excutor를 통해 특정 Actor가 자체 synchronization 메커니즘을 구현할 수 있습니다.

이를 통해 Actor는 기존 환경에 더 유연하고 적응할 수 있습니다.

 

// Custom actor executors

actor MyConnection {
  private var database: UnsafeMutablePointer<sqlite3>
  
  init(filename: String) throws { … }
  
  func pruneOldEntries() { … }
  func fetchEntry<Entry>(named: String, type: Entry.Type) -> Entry? { … }
}

await connection.pruneOldEntries()

위는 데이터베이스 연결을 관리하는 Actor의 예시.

Swift는 이 Actor의 storage에 대한 상호 배타적 액세스를 보장하므로 데이터베이스에 대한 동시 액세스가 없습니다.
그러나 동기화가 수행되는 특정 방식에 대해 더 많은 제어가 필요한 경우에는? 예를 들어 데이터베이스 연결을 위해 특정 Dispatch Queue를 사용하려는 경우 아마도 해당 큐가 Actor를 채택하지 않은 다른 코드와 공유되기 때문일 것입니다.

 

actor MyConnection {
  private var database: UnsafeMutablePointer<sqlite3>
  private let queue: DispatchSerialQueue // 추가
  
  nonisolated var unownedExecutor: UnownedSerialExecutor { queue.asUnownedSerialExecutor() } // 추가

  init(filename: String, queue: DispatchSerialQueue) throws { … }
  
  func pruneOldEntries() { … }
  func fetchEntry<Entry>(named: String, type: Entry.Type) -> Entry? { … }
}

await connection.pruneOldEntries()​

커스텀 Actor Excutor를 사용하면 가능합니다.

여기서 Actor에 DispatchSerialQueue를 추가하고 해당 Dispatch Queue에 해당하는 Excutor를 생성하는 UnownedSerialExcutor 프로퍼티의 구현을 추가했습니다.

이 변경으로 Actor 인스턴스에 대한 모든 synchronization는 해당 Queue을 통해 발생합니다.
Actor 외부에서 pruneOldEntries에 대한 호출을 await하면 이제 해당 Queue에서 dispatch-async를 수행합니다.

이렇게 하면 개별 Actor가 synchronization를 제공하는 방법을 더 잘 제어할 수 있으며, Objective-C 또는 C++로 작성되었기 때문에 아직 Actor를 사용하지 않는 다른 코드와 Actor를 동기화할 수도 있습니다.

 

// Executor protocols

protocol Executor: AnyObject, Sendable {
  func enqueue(_ job: consuming ExecutorJob)
}

protocol SerialExecutor: Executor {
  func asUnownedSerialExecutor() -> UnownedSerialExecutor
  func isSameExclusiveExecutionContext(other executor: Self) -> Bool
}

extension DispatchSerialQueue: SerialExecutor { … }

 

DispatchQueue가 새로운 SerialExecutor protocol을 준수하기 때문에 DispatchQueue를 통한 Actor의 synchronization가 가능합니다.

몇 가지 핵심 작업만 있는 이 protocol을 준수하는 새 type을 정의하여 Actor와 함께 사용할 고유한 synchronization 메커니즘을 제공할 수 있습니다. Excutor의 컨텍스트에서 코드가 이미 실행되고 있는지 확인합니다.
예를 들어 메인 스레드에서 실행하고 있으면? 과도한 reference-counting 트래픽 없이 액세스할 수 있도록 Excutor에 대한 unowned-reference를 추출합니다.

그리고 가장 핵심적인 작업인 enqueue는 Excutor 'Job(작업)'의 소유권을 가져옵니다. Job은 Excutor에서 synchronous하게 실행해야 하는 asynchronous task의 일부입니다.
enqueue가 호출되는 시점에서 Serial Excutor에서 실행 중인 다른 코드가 없을 때 해당 Job을 실행하는 것은 Excutor의 책임입니다.
예를 들어 Dispatch Queue에 대한 enqueue는 해당 Queue에서 dispatch async를 호출합니다.

 

(자세한 내용은 "Behind the Scene(WWDC21)", "Beyond the basics of Structured Concurrency(WWDC23)"를 참조)

 

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FoundationDB

상용 하드웨어에서 실행되고 MacOS, Linux, Windows를 포함한 다양한 플랫폼을 지원하는 매우 큰 key-value 저장소를 위한 확장가능한 솔루션을 제공하는 분산형 DB. C++로 작성된 대규모 코드베이스가 포함된 오픈소스 프로젝트

(..인데, 비동기처리에 대한 코드가 C++보다 Swift로 작성하는 것이 더 깔끔하고 좋다는 내용인 듯합니다)

(자세한 내용은 생략합니다!)