Swiftの新機能

Swiftの新機能

Swiftの新機能をご紹介します。より早く読み込み、編集し、デバッグするコードを作成できるというデベロッパ体験の向上と共に、ランタイムパフォーマンスの最新の成果をお見せします。複数のtrailing closureといった新しい言語機能の活用方法もお伝えします。SDKで利用可能な新しいライブラリやSwift Packagesとして増え続ける数々の利用可能なAPIについてもご説明します。

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こんにちは WWDCへようこそ “Swiftの新機能” 私はテッドです Swiftの新機能をご紹介します現在 Swiftのエコシステムは多方面で大いに盛り上がっています Swift 5がABIの安定化を導入したことで― バイナリフレームワークが利用可能にこれにより Appleの開発者体験にとって重要である SwiftUIなどのパワフルなAPIが登場しましたこの１年間 Swiftにはさまざまな形で多くの投資が行われてきましたこれから Swiftは AppleのAPIや― OSのコアやデベロッパのエコシステムにさらに大きな影響をもたらします
Swift Package Managerを使い Xcodeで快適にアプリケーション開発が行えるという― Swiftの強みを生かしたオープンソースのAPIも増えてきています Swiftはクロスプラットフォーム言語として対応できるドメインを増やし続けています過去最多のプラットフォームに対応可能です最新版のXcodeとSwiftではパフォーマンス　言語の洗練度開発者体験が向上しました
まずはSwiftのランタイム･パフォーマンスがいかに向上したかを見てみましょう
１つ目のポイントはコードサイズですコードサイズはアプリケーションのロジックに該当するマシンコードのサイズですこの部分は直近のリリースにおいて最適化の焦点でした
向上度を測るため iOSに付属するアプリケーションをSwiftで書き換え― Swift版とObjective-C版のアプリケーションのコードサイズを比較しました
当初 Swift版のコードサイズは Objective-C版の約2.3倍でした
Swift 4.1では最適化設定によりコードサイズを大幅に削減し―
それ以降もリリースの度にこの差を縮めましたそして Swift 5.3では 1.5倍以下まで削減したのですこの多少の差はやむを得ません安全性を確保するためです安全機能を実装するにはある程度のコードサイズが必要ですしかしアプリケーションの形式によってバイナリサイズは異なります先ほどの例はUIKitアプリケーションでしたでは SwiftUIアプリケーションなら？
Swift 5.3は SwiftUIアプリケーションのコードサイズを大幅に改善しましたこれはMovieSwiftUIというオープンソースアプリケーションですこのアプリケーションではコードサイズが 40％以上も減少していますバイナリサイズはダウンロード時間などに直結しますがアプリケーションの実行中においてはクリーン･メモリの一部ですこのメモリは必要な時にリロードできるので削除できますそのため実行時にアプリケーションが操作するダーティ･メモリほど重要ではありませんではダーティ･メモリの使用量はどれほど改善したのでしょうか Swiftの値型の使用にはリファレンス型の基準言語に比べ抜本的な利点があります Objective-Cのシンプルな UUIDと文字列と数値を例にしますこのモデルをメモリに格納しどのように保持されているか見てみましょう Objective-Cでは対象変数はポインタですしたがって配列はモデルオブジェクトを指します
するとモデルオブジェクトはプロパティを指しますそれぞれのオブジェクトが余分にメモリを使用しています重要なのは Objective-Cに備わる ASCII文字列用の文字列表現です追加オブジェクトの割り当てを節約するためポインタ内に格納できるのです
では Swiftで同じモデルを見てみましょう値型を使用するためポインタを介してアクセスする必要がありませんそのため UUIDはオブジェクト内に保持できますまた SwiftのString型はより多くの文字列を保持できます非ASCII文字を含む最大15コードユニットが可能ですその結果全オブジェクトを配列内に直接割り当てることができますよっていくつかの文字列を除き連続したメモリブロックに保持されますこのように値型を使用することでメモリに大きなメリットがあるのです 400個のモデルオブジェクトを配列し使用されるメモリを調べると― Objective-Cの35KBに対しSwiftは20KBで非常にコンパクトですなおこれはSwift 5.1以降の測定値です
以前のSwiftプログラムは― 実行時のオーバヘッドのため多くのヒープメモリを使用していました従来は起動時に多数のキャッシュとメモリを作成キャッシュが格納していたのはプロトコルの適合性などの情報や Objective-Cとの連携に使うデータでした
どんな言語にもオーバヘッドはありますが Swiftの場合は大きすぎました私たちはこの最適化に力を注ぎました
そして Swift 5.3ではオーバヘッドの大幅な削減に成功しました Swift 5.3で使用するヒープメモリは昨年のバージョンの３分の１ですこれを最大限に生かすにはアプリケーションの動作環境をiOS 14に設定する必要がありますですがこれらの改善点は旧OSで使用されるアプリケーションにも利点があります
ほとんどのアプリケーションでは改善点はあまり目立ちませんが― メモリを最適化することで SwiftはAppleシステム全体にさらに浸透します省メモリが重要なDaemonや低水準のフレームワークでも使用可能になるのです
そのためにもう１つ重要な変更を行いました Swiftの標準ライブラリを Foundationの下に移動したのですよって Objective-C以下のフレームワークにも実装できます以前ならばC言語を使う必要がありました
次に開発者体験の向上を見ていきましょうコンパイラからの診断エラーや警告が今回のバージョンでは大幅に改善しましたコンパイラの新たな診断機能は問題を起こしているソースコードの位置をより正確に突き止めます新たなヒューリスティックで問題の原因を診断し解決方法をガイダンスします
ここに不可解な診断の事例があります１年前のSwift 5.1コンパイラが SwiftUIコードに出した診断です
最新版では診断が大幅に改善されています表示されるエラーは何が問題なのか正確に伝えますコンパイラは診断の際に問題に関する詳しい情報も内部に記録し補足の情報も表示しますこれらの情報があれば多くの場合デベロッパは問題を理解し解決できるでしょうこの例では修正を適用するとテキストフィールドの不完全な部分に欠けている情報を入れるよう案内されます
コンパイラの新しい診断アーキテクチャに興味がある場合は Swift.orgにアクセスしてブログ記事をご覧ください
Swift5.3ではコード補完も劇的に改善しましたコンパイラとSourceKitによるコード補完の推論と Xcodeエディタでの経験に基づいていますそれでは補完結果がいかに大きく向上したか見てみましょうまず補完候補の推論が大幅に改善されましたこの例では不完全な辞書リテラル内での三項演算子の値を推論しています以前は不可能だったでしょうさらにコード補完には KeyPathを関数として使用するなど動的な機能に要求されている値を候補として出します
補完結果の品質だけでなくパフォーマンスも劇的に向上しました Xcode 11.5と比較して最大15倍の速度向上を実現しています
特に SwiftUIコードの編集に役立ちますこの棒グラフは SwiftUIコードの補完パフォーマンスを秒単位で示しています Xcode 11.5ではコード補完の完了まで約0.5秒かかっていました今では0.1秒未満です
SourceKitエンジンも備えた Xcodeのコードインデントが改善されました SwiftUIコードの主要な構成要素であるメソッドチェーンでの呼び出しやプロパティアクセスの処理呼び出し引数ダブルの要素― 複数行にまたがるコレクション要素や制御フローなどが改善されました
MovieSwiftUIプロジェクトから得た SwiftUIコードの改善例です以前は連結されたアクセスの一部にインデントが発生することがありました
でも今ではきれいに整列していますこうした改善点により編集エクスペリエンスは大幅に向上するでしょう次に Swiftコードのデバッグの改善についてお話しします
デバッグ情報が利用可能な場合一般的なランタイム障害トラップの理由を表示します分かりにくく“無効な命令”と表示するだけではありません
また Swiftのデバッグサポートはより強固になりました SwiftとObjective-Cのコンパイル時の相互運用を見てみましょう SwiftはClangモジュールを使い Objective-CからAPIをインポートします LLDBは現在のデバッグコンテキストで表示されているすべてのSwiftとClangモジュールをインポートする必要がありますモジュールファイルには型に関する情報が豊富です LLDBはプログラム全体とすべての動的ライブラリを見られるからですですが Clangモジュールのインポートは失敗することがあります一般的に原因となるのは異なる動的ライブラリからの検索パスが競合していることですこれが発生した場合今のLLDBは DWARFのデバッグ情報から CやObjective-Cの型をインポートできますこれにより Xcodeの変数ビューや式エバリュエーターなどの信頼性が大幅に向上しました
Swiftは優れた汎用言語です Appleのプラットフォーム上だけでなく他のタスクにも最適ですそのためクロスプラットフォームサポートに力を入れ―
より多くのプラットフォームへの公式サポートを拡大しています今年はUbuntuのサポートを更新し CentOSやAmazon Linux 2の Linuxの公式サポートも受けましたまた初となる Windowsのサポートを予定しています詳細はSwift.orgをフォローして確認してくださいこれらの移植により Swiftが使用される場はさらに増えますその１つがAWS Lambdaですサーバーレス機能はデベロッパがアプリケーションをクラウドに拡張する手段です Swift AWS Lambda Runtimeを使えば Swiftで簡単にできるようになりましたこれはオープンソースで GitHubで入手できます Swiftコミュニティのエンジニアたちの努力の結晶です AWS Lambdaへのビルドとデプロイやプログラミングの方法も記載されていますこのXcodeの例のように必要なコード量は少なくシンプルですこれらは Swiftエコシステムの更新の一部にすぎません次はカイルがSwift言語とライブラリの変更点についてお話ししますこんにちは Swift標準ライブラリチームのカイルですこの１年で Swift言語とライブラリは大きく進化しましたまずは言語について話しましょう先ほどテッドが説明した改善点に加え Swift 5.2と5.3では 12以上の新しい言語機能が追加されましたすべてをご紹介する時間はないので SEの付いた番号にご注目ください
Swift言語はオープンな進化プロセスを経ていますこれらの数字はSwift Evolutionのウェブサイトの文書に対応しています Swiftの未来に興味がある方はぜひこのウェブサイトをご覧くださいそれでは本題です追加機能のいくつかは APIデザイナーが利用できる強力な新しいツールです人気パッケージを保持する場合もチームで作業する場合も個人でもすべての人が利用できますコードを書けばAPIが設計できますマルチプルトレーリングクロージャ構文から始めましょう Swiftがずっとサポートしてきたのがこの構文ですこれはメソッドの最後の引数を括弧から取り出せる糖衣構文ですトレーリングクロージャ構文が大人気なのは当然ですより簡潔でネスト化を減らせるためコードを格段に読み込みやすくなりますただしこの構文は最後のクロージャにしか使えず適用範囲に制限があります
この場合はトレーリングクロージャの役割が不明確なためコードが読みにくくなりますさらに悪いことにブロックによって意味が変わってしまいますメソッドコールが複数のクロージャの引数を持つ場合混乱を防ぐため― トレーリングクロージャ構文の使用を禁止するようになりました
その結果クロージャの引数を追加する必要がある場合― 必要以上にコードを再設定しなければなりません
Swift 5.3ではマルチプルトレーリングクロージャ構文が追加されました
構文の利点が複数のクロージャ引数を使用した呼び出しに拡張され引数を追加するために再調整する必要はありません複数のトレーリングクロージャ構文は DSLにも最適です SwiftUIの新しいゲージは全体の容量に対する値のレベルを示しますこれは私の庭の土の酸性度を監視しているwatchOSのゲージですトマトはとても繊細なので一目で正確な数値を知りたいです幸い現在の値ラベルと最小値と最大値のラベルを追加可能ですマルチプルトレーリングクロージャ構文を利用することで Gaugeはカスタマイゼーションポイントを段階的に公開できます SwiftのAPI設計に対するトレーリングクロージャ構文の影響を見てみましょう作業中のメッセージアプリケーションでこのコードに遭遇したとしますサマリーは最後のメッセージのスニペットの表示に使用されていますサマリーの値は？ takeメソッドの呼び出しは何をしていますか？クロージャがどの文字を取るか決めますがどのように適用されているでしょう？考えてみてください
述語に合う文字を取り合わない文字を落としているのでしょうか？
述語に合う文字を取りその後の字はすべて落としているのでしょうか？コールサイトが明確になるのは引数ラベルを付けた表記を使用する場合のみです
もっといい手があります引数ラベルを削除する可能性を前提にメソッドを命名するのが最善です “take”より“prefix”という名前がいいかもしれません結果がコレクションの先頭に固定されていることを示します実際このメソッドがSwift 3.1で標準ライブラリに追加された際は “prefix(while”という名前でしたこれはマルチプルトレーリングクロージャ構文やより複雑なAPIにも当てはまりますメソッドの名前はその役割を明確にすることが大切ですそのラベルはメソッドの第一引数でなくても削除されるからです次に関数としての KeyPath式について説明します KeyPathはSwift 4.1で導入されましたプロパティの値を取得･設定するための呼び出されていない参照を表す型です
APIを設計する際 KeyPathは関数のパラメータに代わる魅力的な手段ですより簡潔でネスト化が少ないためですこの例では Rubyからアルゴリズム“Chunked”を借用しました隣接する要素のキーが等しい時にグループ化するコレクションのアダプタです私は友人や家族の靴のサイズをリストにしています靴はプレゼントに最適ですソートして連絡先を靴のサイズごとに分ければ簡単に全体を確認できます
要らない靴を貰ったらサイズが同じチャールズにあげよう単純なプロパティアクセスではないユースケースに遭遇することもあるでしょう例えばハーフサイズがないサンダルを買うとします両方のコールサイトに対応するには宣言を重複して行う必要があります Swift 5.2ではKeyPath式を関数として使えるようになりました
一致するシグネチャを持つ任意の関数パラメータにKeyPath引数を渡せますそして KeyPathを受け入れるために過去の重複した宣言を削除できます次に@mainを紹介しますエントリーポイント用のツールですどのプログラムも実行の開始が必要です新しく“ArgumentParser”が “Hello”の出力ツールの宣言に使われています
ですが実行開始に必要なボイラープレートの長さはプログラム自体と同等です
Swift 1.0以降は UIApplicationMain属性で暗黙的なmain.swiftを生成できるようになり Swift 5.3ではこの機能が一般化されました
ライブラリ作成者は静的なmainメソッドをプロトコルやスーパークラスで宣言するだけで大丈夫です
使うのはParsableCommandですユーザーは@mainでこの型へのタグ付けができ暗黙的なmain.swiftが生成されますエントリーポイントへの参照が立ち上げと実行をより簡単にしますコマンドラインツールや既存のアプリケーション―
新しいアプリケーションなどが扱いやすくなりますパワフルで新しいAPI設計ツールにご期待ください次は言語機能の強化についてですボイラープレートを削減できるようになり表現力が向上しましたまずはクロージャにおける暗黙的なselfの可用性です保持サイクルの想定が大事になるため Swiftではselfを明示的に使用する必要がありますただselfが多く含まれると少し冗長な印象を受けます
Swift 5.3の場合キャプチャリストに含めれば本文からselfを省略できます
キャプチャを明示的に示す必要はありますがそのために行う宣言は１度のみで済みます
しかし selfを一度も使用しない場合もあります selfが値型になるSwiftUIでは参照サイクルが発生しにくくなります Swift 5.3を使用すれば構造体や列挙型のselfをクロージャから省略できます
今回の強化で selfの暗黙的利用に関する― コンパイラのエラーの SN比が増加する見込みです誤ってselfを処理する可能性も低くなります次は複数のパターンのキャッチ句です do-catchはswitchほど表現力がなかったため switchをキャッチ句内でネストしていました Swift 5.3ではキャッチ句が拡張され switchの全機能が備わっています
複数の句のパターンマッチングを直接do-catchに組み込めるのでより読みやすくなります次は列挙型の拡張機能を見ていきましょう Swift 4.1以降 HashableとEquatableは合成することができます
ですが比較演算子があると非常に便利な場合もあります Swift 5.3のコンパイラは列挙型を修飾する同質の適合性を合成させることができます次は列挙型のcaseについてお話しします２つの呼び出しサイトです fileCorruptedは静的変数かcaseか
keyNotFoundは静的関数かcaseか
静的変数や静的関数でありcaseでもあります２つの宣言の呼び出しサイトは同じです
Swift 5.3では列挙型のcaseが強化され静的変数と静的関数のプロトコル要件を満たすための使用が可能です昨年組み込みDSLのサポートが追加され SwiftUIの構文が強化されました更新されたのはビルダのクロージャや基本的な制御フローのステートメントです
Swift 5.3では組み込みDSLが拡張され switchなどのステートメントがサポートされますこれは私のお気に入りの動物のギャラリーです switchステートメントを使用して画像を切り替えることができます次はビルダの推論についてです私が読んでいる本を追跡するアプリケーションを作成しました
ウィンドウはインターフェイス用とアプリケーション設定用があります以前は本文の最上位でDSL構文を使用する際特定のビルダ属性でのタグ付けが必要でしたですが Swift 5.3ではビルダ属性は不要ですプロトコル要件からの推論がプログラムされているのです
SwiftUIには多くの新機能があります詳細については新機能のセッションをご覧くださいここからはパワフルで新しいSwiftのAPIのお話ですまずはSDKのAPIです Float16から見ていきます Float16は IEEE 754標準の形式で Swift 5.3の新機能です
名前が示すとおりメモリは２バイトのみで単精度浮動小数点数とは異なります
サイズが半分なのでメモリのページなどには倍の規模が適用されハードウェアでのパフォーマンスが２倍になります
ただしデータ型が小さいと精度と範囲が制限されるので倍精度や単精度で機能するように実装されたコードのFloat16への変換には注意が必要です
詳細については “Numerical Computing in Swift”をご覧ください
次は新しいモジュール式のApple Archiveです OSのアップデート提供のテクノロジーに基づいています
高速でマルチスレッドの圧縮用に最適化され Finderの統合も可能でコマンドラインツールも用意されています慣用的なSwiftのAPIも実装できますこれを見れば Apple Archiveによる処理の効率性が分かります
このFileStreamでは今年導入するSwift Systemを活用します
Swift SystemではローレベルAPIのシステムコールや通貨型へのインターフェイスが行えます
Darwinからのインターフェイスはエラーが生じやすくなります
Swift SystemではこれらのAPIがラップされますエラー処理デフォルト引数名前空間などが用いられより慣用的なSwiftのレイヤーの土台が出来上がります次はOSLogの機能強化についてです OSLogは統一のロギングAPIで意図せぬ機密データのロギング防止とオーバヘッドの抑制に使用します
Swift 5.3ではコンパイラが高度に最適化され OSLogが劇的に高速化し表現力も高まりました文字列補間やフォーマットオプションも使えます今こそロギングソリューションを見直す絶好の機会ですこれらのAPIやロギングによるバグ追跡についての詳細は “Logging in Swift”セッションを参照してください Swift Package Managerを活用し SDK以外で実装できるAPIも増えていますまずは数値計算用のSwift Numericsです
サインや対数など基本的な関数がすべて定義されています一般的なコンテキストだけでなく複素数や算術のサポートとしても機能します複素数にはCとのレイアウトの互換性がありますがより高速で正確です
GitHubでもSwift Numericsが扱われています近似式の比較任意精度の整数 10進浮動小数点数などがご覧になれます
“Numerical Computing”セッションでも詳細情報を入手することができます次はSwift ArgumentParser コマンドライン引数解析用の新しいパッケージです先ほど ArgumentParserによる出力を紹介しました
これに整数のオプションを追加します countのデフォルト１です
countの頻度で出力するループも設定します
これでツールがより高度になります
処理する値の選別も正確に行われ
ユーザーは正しく利用できます
またヘルプ画面も充実しています
これらすべてのプログラムはスライド上で参照できます
最後は Swift StandardLibraryPreview パッケージです Swift Evolutionの機能にアクセスできますが公式にリリースされた機能ではありません新機能を早く試すことは Swiftの強化につながります実際 Swift Evolutionへの提案は簡単に行えます前はコンパイラのスタック全体の構築が必要でしたが今はStandardLibraryに提案する機能をスタンドアロンとして提供できます
SE-0270の機能もパッケージに追加しましたコレクションの部分的な操作や一部のset型の参照ができますぜひお試しください今まさに Swiftライブラリの未来が形成されていますオープンソースのパッケージが増え続ける中で新しいプラットフォームやドメインへの移行が行われていますパッケージのリリースは早めに行い GitHubを活用し改善を加えられるようにしています
提案があればプルリクエストを作成してみましょう
今こそ皆が意見を出し合って最高のものを作り上げる時です今回リリースされた新しいSwiftをぜひご活用ください引き続きWWDCをお楽しみください

import AWSLambdaRuntime

Lambda.run { (_, event: String, callback) in
    callback(.success("Hello, \(event)"))
}

21:08 - @main

// Type-based program entry points

import ArgumentParser

@main
struct Hello: ParsableCommand {
    @Argument(help: "The name to greet.")
    var name: String

    func run() {
        print("Hello, \(name)!")
    }
}

23:50 - Synthesized comparable conformance for enums

// Synthesized comparable conformance for enums

enum MessageStatus: Hashable, Comparable {
    case draft
    case saved
    case failedToSend
    case sent
    case delivered
    case read

    var wasSent: Bool {
        self >= .sent
    }
}

27:19 - Compress and archive a source directory using Apple Archive

// Apple Archive

import AppleArchive

try ArchiveByteStream.withFileStream(
    path: "/tmp/VacationPhotos.aar",
    mode: .writeOnly,
    options: [.create, .truncate],
    permissions: [.ownerReadWrite, .groupRead, .otherRead]
) { file in
    // Receives raw bytes and writes compressed bytes to `file`
    try ArchiveByteStream.withCompressionStream(using: .lzfse, writingTo: file) { compressor in
        // Receives archive entries, and writes bytes to `compressor`
        try ArchiveStream.withEncodeStream(writingTo: compressor) { encoder in
            // Writes all entries from `src` to `encoder`
            try encoder.writeDirectoryContents(archiveFrom: source, keySet: fieldKeySet)
        }
    }
}

28:34 - OSLog support for String interpolations and formatting options

logger.log("\(offerID, align: .left(columns: 10), privacy: .public)")
// Logs "E1Z3F    "

logger.log("\(seconds, format: .fixed(precision: 2)) seconds")
// Logs "1.30 seconds"

30:05 - ArgumentParser Swift Package

// Swift ArgumentParser

import ArgumentParser

@main
struct Hello: ParsableCommand {
    @Option(name: .shortAndLong, help: "The number of times to say hello.")
    var count: Int = 1

    @Argument(help: "The name to greet.")
    var name: String

    func run() {
        for _ in 1...count {
            print("Hello, \(name)!")
        }
    }
}

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