Introduce User-defined “Dynamic Member Lookup” Types

型に @dynamicMemberLookup 属性を付け、subscript(dynamicMember:) を定義できるようにします。これにより、その型の値に対するドット構文のメンバアクセスが、静的に宣言されたメンバで解決できなかった場合に、自動的にこの subscript 呼び出しへと書き換えられます。

基本的な仕組み

@dynamicMemberLookup を付けた型では、value.foo のような記述が通常のメンバ解決に失敗したときに、次のように変換されます。

// 書くコード
a = value.someMember
value.someMember = a
mutate(&value.someMember)

// コンパイラが生成する形
a = value[dynamicMember: "someMember"]
value[dynamicMember: "someMember"] = a
mutate(&value[dynamicMember: "someMember"])

ポイントは次の通りです。

• 静的に宣言されたメンバ（プロパティやメソッド）が優先されます。静的に見つからなかったときだけ subscript(dynamicMember:) が使われます。したがって、型に @dynamicMemberLookup を付けても、既存のドット構文の意味は壊れません。
• 結果が mutable な l-value になるかどうかは、subscript が set を持つかどうかで決まります。set があれば inout 渡しや代入もでき、get のみならイミュータブルなアクセスになります。
• @dynamicMemberLookup を付けた型には subscript(dynamicMember:) を1つ以上宣言する必要があり、無い場合はコンパイルエラーです。

subscript の書き方

メンバ名の受け取り方は ExpressibleByStringLiteral に適合する任意の型でよく、String のほか StaticString などにもできます。戻り値の型にも制約はなく、通常の値・Optional・ImplicitlyUnwrappedOptional など、API のニーズに応じて選べます。

たとえば Python の値をラップする型を書くと、次のようになります。

@dynamicMemberLookup
struct PyVal {
    // ...（Python オブジェクトを保持する実装）

    subscript(dynamicMember member: String) -> PyVal {
        get {
            let result = PyObject_GetAttrString(borrowedPyObject, member)!
            return PyVal(owned: result)
        }
        set {
            PyObject_SetAttrString(borrowedPyObject, member,
                                   newValue.borrowedPyObject)
        }
    }
}

こうしておけば、Swift 側から dog.add_trick("Roll over") のように Python の任意の属性・メソッドへアクセスできます。

JSON のような動的データ構造への応用

用途は動的言語に限りません。たとえば JSON を enum で表現している型に対し、次のように Optional を返す subscript を足すだけで、ドット構文で辿れるようになります。

@dynamicMemberLookup
enum JSON {
    case intValue(Int)
    case stringValue(String)
    case arrayValue([JSON])
    case dictionaryValue([String: JSON])

    subscript(dynamicMember member: String) -> JSON? {
        if case .dictionaryValue(let dict) = self {
            return dict[member]
        }
        return nil
    }
}

// 使う側
let name = json[0]?.name?.first?.stringValue

失敗時の扱い方は API 作者が選べます。

• Optional を返す（JSON の例のように、呼び出し側に失敗の処理を強制する）。
• ImplicitlyUnwrappedOptional を返す（失敗の可能性を型で示しつつ、呼び出し側に書き下しを強いない）。
• 非 Optional を返し、見つからなければ実行時トラップする（Python ラッパーが採る方針の一つ）。

API 進化への注意

@dynamicMemberLookup を持つ型では、ドット構文のメンバアクセスは必ずコンパイルが通ります。そのため、あとから型に静的なメンバを追加すると、それまで動的解決されていた名前が静的メンバに「奪われる」可能性があります。意味のある挙動変化を伴うため、@dynamicMemberLookup は、大量の API を持つ型や API が頻繁に変わる型、名前衝突が起きやすい型には使わない方がよい、とされています。

Future Directions

Python 向けのコード補完は、この提案の範囲外とされています。良好な補完体験には制御フロー解析やヒューリスティクスといった Swift の静的型システムには馴染まない工夫が必要で、SourceKit 側の特別な対応として実現するのが妥当だ、という整理です。あくまで展望であり、この提案で補完体験が保証されるわけではありません。