Swift Concurrency で top-level await できずに困った話

まとめ

main.swift を投げ捨てて、 @main ディレクティブを持つ別名ファイルを用意する。

経緯

async / await で非同期処理を手続的に記述的に書けるようになったし、ちょっとしたスクリプトも Swift で実装してみるか。。

swift package init --type executable でパッケージを用意して、 platforms だけちょっと修正。

Package.swift

platforms: [
    .macOS(.v12),
],

あとは、 main.swift に処理を書けば完成っと。

main.swift

import Foundation

let url = URL(string: "https://httpbin.org/delay/3")!

// API を呼び出してデータ取得
let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)

// API 呼び出しが完了したら、結果を表示
if let jsonObject = try? JSONSerialization.jsonObject(with: data, options: []),
   let root = jsonObject as? [String: Any],
   let headers = root["headers"] as? [String: Any] {
  print("Your User-Agent is \(headers["User-Agent"] ?? "")")
}

あーはいはい、 async メソッド呼び出しなので、 Task で括ってあげる必要があるのね。

main.swift

import Foundation

Task {
  let url = URL(string: "https://httpbin.org/delay/3")!

  // API を呼び出してデータ取得
  let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)

  // API 呼び出しが完了したら、結果を表示
  if let jsonObject = try? JSONSerialization.jsonObject(with: data, options: []),
     let root = jsonObject as? [String: Any],
     let headers = root["headers"] as? [String: Any] {
    print("Your User-Agent is \(headers["User-Agent"] ?? "")")
  }
}

あれ、結果が表示されない？
Task が非同期実行されるから、Task 完了前に main.swift の処理が終了しちゃうのか。

Task の実行を待ち合わせるとなると、

main.swift

import Foundation

let semaphore = DispatchSemaphore(value: 0)
Task {
  defer { semaphore.signal() }

  let url = URL(string: "https://httpbin.org/delay/3")!

  // API を呼び出してデータ取得
  let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)

  // API 呼び出しが完了したら、結果を表示
  if let jsonObject = try? JSONSerialization.jsonObject(with: data, options: []),
     let root = jsonObject as? [String: Any],
     let headers = root["headers"] as? [String: Any] {
    print("Your User-Agent is \(headers["User-Agent"] ?? "")")
  }
}
semaphore.wait()

いや、これはおかしい。。

対策

Swift のエントリポイントとしては、

• main.swift
• @main ディレクティブを付与した型の main() メソッド
  • https://github.com/apple/swift-evolution/blob/master/proposals/0281-main-attribute.md

のどちらかを利用できるため、後者を利用します。

@main ディレクティブを利用する場合、main.swift が存在してしまうと NG なので、 main.swift を適当なファイル名にリネームしつつ、以下のように書き換えます。

Entry.swift

import Foundation

@main
struct Entry {
  static func main() async throws { // ここで定義する main() は async にできる
    let url = URL(string: "https://httpbin.org/delay/3")!

    // API を呼び出してデータ取得
    let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)

    // API 呼び出しが完了したら、結果を表示
    if let jsonObject = try? JSONSerialization.jsonObject(with: data, options: []),
       let root = jsonObject as? [String: Any],
       let headers = root["headers"] as? [String: Any] {
      print("Your User-Agent is \(headers["User-Agent"] ?? "")")
    }
  }
}

備考

調べてみると、きちんと async / await の Proposal でも言及されていました。

Because only async code can call other async code, this proposal provides no way to initiate asynchronous code. This is intentional: all asynchronous code runs within the context of a "task", a notion which is defined in the Structured Concurrency proposal. That proposal provides the ability to define asynchronous entry points to the program via @main, e.g.,

@main
struct MyProgram {
  static func main() async { ... }
}

Additionally, top-level code is not considered an asynchronous context in this proposal, so the following program is ill-formed:

func f() async -> String { "hello, asynchronously" }

print(await f()) // error: cannot call asynchronous function in top-level code

This, too, will be addressed in a subsequent proposal that properly accounts for top-level variables.

とのことなので、 将来的には main.swift での top-level await もサポートされそうです。