Swift Macros: практичні приклади метапрограмування
Повний посібник зі Swift Macros: створення freestanding- та attached-макросів, маніпуляція AST за допомогою swift-syntax і практичні приклади для усунення повторюваного коду.

Swift Macros, представлені у Swift 5.9 та Xcode 15, — справжня революція в тому, як пишуть код Swift. Ця можливість дає змогу генерувати код під час компіляції, усуваючи boilerplate без втрати статичної типізації. На відміну від макросів препроцесора C, Swift Macros типобезпечні, інтегровані з компілятором і повністю підтримуються інструментами розробки.
Цей посібник охоплює створення Swift Macros від початку до кінця: від базових концепцій до складних реалізацій, з робочими прикладами коду, готовими до використання в будь-якому iOS-проєкті.
Розуміння типів Swift Macros
Swift пропонує дві основні категорії макросів, кожна з яких має власні сценарії застосування. Freestanding-макроси діють самостійно як вирази або декларації, тоді як attached-макроси прив'язуються до наявних декларацій, щоб модифікувати чи доповнювати їх.
Freestanding-макроси: вираз і декларація
Freestanding-макроси починаються із символу # і можуть або повертати значення (вираз), або створювати нові декларації. Ось конкретний приклад макроса-виразу:
// Freestanding expression macro - generates a value
let buildInfo = #buildDate
// Expansion → "2026-03-11 10:30:45"
// Freestanding macro with arguments
let message = #stringify(1 + 2)
// Expansion → "1 + 2 = 3"
// Freestanding declaration macro - creates declarations
#makeCase("success", "failure", "pending")
// Expansion →
// case success
// case failure
// case pendingКлючова відмінність між виразом і декларацією — у результаті: вираз повертає значення, а декларація генерує структурний код (типи, функції, змінні).
Attached-макроси: п'ять ролей
Attached-макроси починаються із @ і ставляться перед декларацією. Swift визначає для них п'ять різних ролей:
// @attached(peer) - adds declarations at the same level
@AddAsync
func fetchUser(id: Int) -> User { ... }
// Expansion → adds func fetchUserAsync(id: Int) async -> User
// @attached(accessor) - adds getters/setters
@UserDefault("theme")
var currentTheme: String
// Expansion → adds get { UserDefaults.standard.string(...) }
// @attached(member) - adds members to a type
@AutoEquatable
struct Point {
var x: Int
var y: Int
}
// Expansion → adds static func == (lhs: Point, rhs: Point) -> Bool
// @attached(memberAttribute) - applies attributes to members
@CodableKeys
struct Config {
var apiUrl: String
var timeout: Int
}
// Expansion → adds @CodingKey("api_url") before apiUrl
// @attached(conformance) / @attached(extension) - adds conformances
@Hashable
struct User {
var id: Int
var name: String
}
// Expansion → adds extension User: Hashable { ... }Ці ролі можна комбінувати, щоб створювати потужні макроси, які перетворюють код одночасно за кількома вимірами.
Налаштування проєкту для створення макросів
Створення Swift Macros потребує Swift Package із певною структурою. Пакет залежить від swift-syntax — офіційної бібліотеки для маніпуляцій із кодом Swift як абстрактним синтаксичним деревом (AST).
Структура Package.swift
// swift-tools-version: 5.9
import PackageDescription
let package = Package(
name: "MyMacros",
platforms: [.macOS(.v10_15), .iOS(.v13)],
products: [
// Library exposing macros to the main project
.library(
name: "MyMacros",
targets: ["MyMacros"]
),
// Executable for testing macros
.executable(
name: "MyMacrosClient",
targets: ["MyMacrosClient"]
)
],
dependencies: [
// Required dependency for macros
.package(
url: "https://github.com/apple/swift-syntax.git",
from: "509.0.0"
)
],
targets: [
// Compiler plugin containing implementation
.macro(
name: "MyMacrosPlugin",
dependencies: [
.product(name: "SwiftSyntax", package: "swift-syntax"),
.product(name: "SwiftSyntaxMacros", package: "swift-syntax"),
.product(name: "SwiftCompilerPlugin", package: "swift-syntax")
]
),
// Target exposing macro declarations
.target(
name: "MyMacros",
dependencies: ["MyMacrosPlugin"]
),
// Test client
.executableTarget(
name: "MyMacrosClient",
dependencies: ["MyMacros"]
),
// Unit tests
.testTarget(
name: "MyMacrosTests",
dependencies: [
"MyMacrosPlugin",
.product(name: "SwiftSyntaxMacrosTestSupport", package: "swift-syntax")
]
)
]
)Така конфігурація чітко відокремлює оголошення макросів (те, що бачить клієнтський код) від їхніх реалізацій (виконуваних під час компіляції).
Потрібні щонайменше три файли: MyMacros.swift для оголошень, MyMacrosPlugin.swift для реалізацій та MyMacrosTests.swift для тестів. Такий поділ полегшує супровід.
Створення макроса-виразу
Макроси-вирази генерують значення, яке можна одразу використовувати в коді. Нижче — приклад макроса #unwrap, який розпаковує опціональне значення з повідомленням про помилку, що містить ім'я змінної.
Оголошення макроса
import Foundation
/// Macro that unwraps an optional with an explicit error message
/// Usage: let value = #unwrap(optionalValue)
/// Expansion: guard let optionalValue else { fatalError("...") }; optionalValue
@freestanding(expression)
public macro unwrap<T>(_ value: T?) -> T = #externalMacro(
module: "MyMacrosPlugin",
type: "UnwrapMacro"
)Сигнатура вказує, що макрос приймає опціональне значення та повертає не опціональне. #externalMacro посилається на реалізацію в плагіні.
Реалізація за допомогою swift-syntax
import SwiftSyntax
import SwiftSyntaxMacros
import SwiftCompilerPlugin
public struct UnwrapMacro: ExpressionMacro {
public static func expansion(
of node: some FreestandingMacroExpansionSyntax,
in context: some MacroExpansionContext
) throws -> ExprSyntax {
// Get the first argument passed to the macro
guard let argument = node.argumentList.first?.expression else {
throw MacroError.missingArgument
}
// Extract the variable name for the error message
let variableName = argument.description.trimmingCharacters(
in: .whitespacesAndNewlines
)
// Generate the expansion code
// Uses an immediately-invoked closure to encapsulate the guard
return """
{
guard let value = \(argument) else {
fatalError("Failed to unwrap '\\(\(literal: variableName))' - value was nil")
}
return value
}()
"""
}
}
// Custom errors for macros
enum MacroError: Error, CustomStringConvertible {
case missingArgument
case invalidSyntax(String)
var description: String {
switch self {
case .missingArgument:
return "The macro requires an argument"
case .invalidSyntax(let message):
return "Invalid syntax: \(message)"
}
}
}Метод expansion отримує вузол AST, що відповідає виклику макроса, та контекст компіляції. Він повертає ExprSyntax, що містить згенерований код.
Реєстрація плагіна
import SwiftCompilerPlugin
import SwiftSyntaxMacros
@main
struct MyMacrosPlugin: CompilerPlugin {
// List all macros provided by this plugin
let providingMacros: [Macro.Type] = [
UnwrapMacro.self,
// Add other macros here
]
}Ця точка входу повідомляє компілятору про макроси, що доступні в плагіні.
Готовий до співбесід з iOS?
Практикуйся з нашими інтерактивними симуляторами, flashcards та технічними тестами.
Створення attached-макроса типу member
Member-макроси додають члени (властивості, методи, вкладені типи) до існуючого типу. Нижче подано макрос @AutoInit, який автоматично генерує ініціалізатор зі всіма збереженими властивостями.
Повне оголошення та реалізація
/// Automatically generates an initializer with all stored properties
@attached(member, names: named(init))
public macro AutoInit() = #externalMacro(
module: "MyMacrosPlugin",
type: "AutoInitMacro"
)import SwiftSyntax
import SwiftSyntaxMacros
public struct AutoInitMacro: MemberMacro {
public static func expansion(
of node: AttributeSyntax,
providingMembersOf declaration: some DeclGroupSyntax,
in context: some MacroExpansionContext
) throws -> [DeclSyntax] {
// Verify the macro is applied to a struct or class
guard declaration.is(StructDeclSyntax.self) ||
declaration.is(ClassDeclSyntax.self) else {
throw MacroError.invalidSyntax(
"@AutoInit can only be applied to structs and classes"
)
}
// Collect stored properties
let properties = declaration.memberBlock.members
.compactMap { $0.decl.as(VariableDeclSyntax.self) }
.filter { isStoredProperty($0) }
// Generate initializer parameters
let parameters = properties.compactMap { property -> String? in
guard let binding = property.bindings.first,
let identifier = binding.pattern.as(IdentifierPatternSyntax.self),
let type = binding.typeAnnotation?.type else {
return nil
}
let name = identifier.identifier.text
let typeName = type.description.trimmingCharacters(in: .whitespaces)
// Check if the property has a default value
if binding.initializer != nil {
return "\(name): \(typeName) = \(binding.initializer!.value)"
}
return "\(name): \(typeName)"
}
// Generate assignments in the init body
let assignments = properties.compactMap { property -> String? in
guard let binding = property.bindings.first,
let identifier = binding.pattern.as(IdentifierPatternSyntax.self) else {
return nil
}
let name = identifier.identifier.text
return "self.\(name) = \(name)"
}
// Build the complete initializer
let initDecl: DeclSyntax = """
public init(\(raw: parameters.joined(separator: ", "))) {
\(raw: assignments.joined(separator: "\n "))
}
"""
return [initDecl]
}
// Check if a variable is a stored property (not computed)
private static func isStoredProperty(_ variable: VariableDeclSyntax) -> Bool {
guard let binding = variable.bindings.first else { return false }
// A computed property has an accessor block with get/set
if let accessor = binding.accessorBlock {
// If it's a block with explicit accessors, it's computed
if accessor.accessors.is(AccessorDeclListSyntax.self) {
return false
}
}
// let or var without accessor = stored property
return true
}
}Використання макроса AutoInit
@AutoInit
struct User {
let id: UUID
var name: String
var email: String
var isActive: Bool = true
}
// Automatically generated code:
// public init(id: UUID, name: String, email: String, isActive: Bool = true) {
// self.id = id
// self.name = name
// self.email = email
// self.isActive = isActive
// }
// Usage
let user = User(id: UUID(), name: "Alice", email: "alice@example.com")
// isActive uses the default valueЦей макрос усуває boilerplate ініціалізатора, що особливо цінне для моделей даних із багатьма властивостями.
Attached peer-макрос для генерації async-версій
Peer-макроси додають декларації на тому ж рівні, що й анотована декларація. Нижче — макрос @AddAsync, який генерує async-версію функції з completion handler.
/// Automatically generates an async version of a function with completion handler
@attached(peer, names: suffixed(Async))
public macro AddAsync() = #externalMacro(
module: "MyMacrosPlugin",
type: "AddAsyncMacro"
)import SwiftSyntax
import SwiftSyntaxMacros
public struct AddAsyncMacro: PeerMacro {
public static func expansion(
of node: AttributeSyntax,
providingPeersOf declaration: some DeclSyntax,
in context: some MacroExpansionContext
) throws -> [DeclSyntax] {
// Verify it's a function
guard let funcDecl = declaration.as(FunctionDeclSyntax.self) else {
throw MacroError.invalidSyntax(
"@AddAsync requires a function"
)
}
let functionName = funcDecl.name.text
let asyncFunctionName = "\(functionName)Async"
// Analyze parameters to find the completion handler
let parameters = funcDecl.signature.parameterClause.parameters
// Filter parameters (exclude completion handler)
var regularParams: [String] = []
var completionType: String? = nil
for param in parameters {
let paramType = param.type.description
// Detect a completion handler (closure with Result or simple value)
if paramType.contains("->") && paramType.contains("Void") {
// Extract the return type from completion
completionType = extractCompletionReturnType(from: paramType)
} else {
let paramName = param.firstName.text
let paramSecondName = param.secondName?.text
let label = paramSecondName ?? paramName
regularParams.append("\(paramName): \(paramType)")
}
}
guard let returnType = completionType else {
throw MacroError.invalidSyntax(
"No completion handler found"
)
}
// Generate arguments for internal call
let callArgs = parameters.dropLast().map { param in
let name = param.firstName.text
return "\(name): \(name)"
}.joined(separator: ", ")
// Generate the async function
let asyncFunc: DeclSyntax = """
func \(raw: asyncFunctionName)(\(raw: regularParams.joined(separator: ", "))) async throws -> \(raw: returnType) {
try await withCheckedThrowingContinuation { continuation in
\(raw: functionName)(\(raw: callArgs.isEmpty ? "" : callArgs + ", ")completion: { result in
switch result {
case .success(let value):
continuation.resume(returning: value)
case .failure(let error):
continuation.resume(throwing: error)
}
})
}
}
"""
return [asyncFunc]
}
// Extract return type from a Result type
private static func extractCompletionReturnType(from type: String) -> String {
// Simplified pattern - in production, use the AST
if let match = type.range(of: #"Result<([^,]+)"#, options: .regularExpression) {
var result = String(type[match])
result = result.replacingOccurrences(of: "Result<", with: "")
return result.trimmingCharacters(in: .whitespaces)
}
return "Void"
}
}Демонстрація макроса AddAsync
class NetworkService {
@AddAsync
func fetchUser(
id: Int,
completion: @escaping (Result<User, Error>) -> Void
) {
// Implementation with callback
URLSession.shared.dataTask(with: URL(string: "/users/\(id)")!) { data, _, error in
if let error = error {
completion(.failure(error))
} else if let data = data {
let user = try? JSONDecoder().decode(User.self, from: data)
completion(.success(user!))
}
}.resume()
}
// Automatically generates:
// func fetchUserAsync(id: Int) async throws -> User {
// try await withCheckedThrowingContinuation { continuation in
// fetchUser(id: id, completion: { result in
// switch result {
// case .success(let value):
// continuation.resume(returning: value)
// case .failure(let error):
// continuation.resume(throwing: error)
// }
// })
// }
// }
}
// Modern usage with async/await
let user = try await networkService.fetchUserAsync(id: 42)Ім'я згенерованої функції потрібно оголосити в names: атрибута @attached. Тут suffixed(Async) означає, що до оригінального імені додається суфікс «Async».
Юніт-тести для макросів
Тестування макросів є критично важливим, оскільки вони генерують код, який згодом буде скомпільовано. Swift надає SwiftSyntaxMacrosTestSupport, щоб полегшити такі тести.
import SwiftSyntaxMacros
import SwiftSyntaxMacrosTestSupport
import XCTest
@testable import MyMacrosPlugin
final class MyMacrosTests: XCTestCase {
// Dictionary of macros to test
let testMacros: [String: Macro.Type] = [
"unwrap": UnwrapMacro.self,
"AutoInit": AutoInitMacro.self,
"AddAsync": AddAsyncMacro.self
]
func testUnwrapMacroExpansion() throws {
assertMacroExpansion(
"""
let value = #unwrap(optionalString)
""",
expandedSource: """
let value = {
guard let value = optionalString else {
fatalError("Failed to unwrap 'optionalString' - value was nil")
}
return value
}()
""",
macros: testMacros
)
}
func testAutoInitMacroWithStruct() throws {
assertMacroExpansion(
"""
@AutoInit
struct Point {
let x: Int
var y: Int
}
""",
expandedSource: """
struct Point {
let x: Int
var y: Int
public init(x: Int, y: Int) {
self.x = x
self.y = y
}
}
""",
macros: testMacros
)
}
func testAutoInitWithDefaultValues() throws {
assertMacroExpansion(
"""
@AutoInit
struct Config {
var timeout: Int = 30
var retryCount: Int
}
""",
expandedSource: """
struct Config {
var timeout: Int = 30
var retryCount: Int
public init(timeout: Int = 30, retryCount: Int) {
self.timeout = timeout
self.retryCount = retryCount
}
}
""",
macros: testMacros
)
}
func testAutoInitFailsOnEnum() throws {
assertMacroExpansion(
"""
@AutoInit
enum Status {
case active
}
""",
expandedSource: """
enum Status {
case active
}
""",
diagnostics: [
DiagnosticSpec(
message: "@AutoInit can only be applied to structs and classes",
line: 1,
column: 1
)
],
macros: testMacros
)
}
}Тести перевіряють коректність експансії коду та доречні повідомлення про помилки за неправильного використання.
Готовий до співбесід з iOS?
Практикуйся з нашими інтерактивними симуляторами, flashcards та технічними тестами.
Складний макрос: спостережуваний property wrapper
Цей макрос комбінує кілька ролей, щоб створити систему спостереження за властивостями з автоматичними сповіщеннями.
/// Adds automatic property change observation
@attached(accessor)
@attached(peer, names: prefixed(_))
public macro Observable() = #externalMacro(
module: "MyMacrosPlugin",
type: "ObservableMacro"
)import SwiftSyntax
import SwiftSyntaxMacros
// Implements both roles: accessor and peer
public enum ObservableMacro {}
extension ObservableMacro: AccessorMacro {
public static func expansion(
of node: AttributeSyntax,
providingAccessorsOf declaration: some DeclSyntax,
in context: some MacroExpansionContext
) throws -> [AccessorDeclSyntax] {
guard let varDecl = declaration.as(VariableDeclSyntax.self),
let binding = varDecl.bindings.first,
let identifier = binding.pattern.as(IdentifierPatternSyntax.self) else {
return []
}
let name = identifier.identifier.text
let storageName = "_\(name)"
// Generate get and set accessors
let getter: AccessorDeclSyntax = """
get {
access(keyPath: \\.\(raw: name))
return \(raw: storageName)
}
"""
let setter: AccessorDeclSyntax = """
set {
withMutation(keyPath: \\.\(raw: name)) {
\(raw: storageName) = newValue
}
}
"""
return [getter, setter]
}
}
extension ObservableMacro: PeerMacro {
public static func expansion(
of node: AttributeSyntax,
providingPeersOf declaration: some DeclSyntax,
in context: some MacroExpansionContext
) throws -> [DeclSyntax] {
guard let varDecl = declaration.as(VariableDeclSyntax.self),
let binding = varDecl.bindings.first,
let identifier = binding.pattern.as(IdentifierPatternSyntax.self),
let type = binding.typeAnnotation?.type else {
return []
}
let name = identifier.identifier.text
let storageName = "_\(name)"
let typeName = type.description
// Generate private storage property
let initializer = binding.initializer.map { " \($0)" } ?? ""
let storageDecl: DeclSyntax = """
private var \(raw: storageName): \(raw: typeName)\(raw: initializer)
"""
return [storageDecl]
}
}Використання шаблону Observable
@Observable
class UserViewModel {
@Observable var name: String = ""
@Observable var age: Int = 0
@Observable var isActive: Bool = true
// Generated code for each property:
// private var _name: String = ""
// var name: String {
// get {
// access(keyPath: \.name)
// return _name
// }
// set {
// withMutation(keyPath: \.name) {
// _name = newValue
// }
// }
// }
}Apple використовує цей самий шаблон у новому фреймворку Observation, починаючи з Swift 5.9.
Налагодження та інспектування макросів
Xcode пропонує кілька інструментів для налагодження макросів і розуміння згенерованого коду.
Розгортання у Xcode
// Right-click on macro call → "Expand Macro"
// Displays generated code inline
@AutoInit
struct Product {
let id: UUID
var name: String
var price: Decimal
}
// To see the expansion:
// 1. Right-click on @AutoInit
// 2. Select "Expand Macro"
// 3. Generated code displays inline for inspection and debuggingЛогування під час розробки
public struct DebugMacro: ExpressionMacro {
public static func expansion(
of node: some FreestandingMacroExpansionSyntax,
in context: some MacroExpansionContext
) throws -> ExprSyntax {
// Print the node's AST to understand the structure
print("=== DEBUG MACRO ===")
print("Node: \(node)")
print("Arguments: \(node.argumentList)")
// Complete dump of the syntax tree
dump(node)
// Continue with normal expansion
return "42"
}
}Дослідження AST через swift-ast-explorer
Онлайн-інструмент swift-ast-explorer.com візуалізує синтаксичне дерево будь-якого Swift-коду. Він незамінний для розуміння того, як обходити вузли AST під час реалізації макроса.
Кращі практики Swift Macros
Створення підтримуваних макросів вимагає дотримання певних угод і уникнення поширених пасток.
Валідація та повідомлення про помилки
public struct ValidatedMacro: MemberMacro {
public static func expansion(
of node: AttributeSyntax,
providingMembersOf declaration: some DeclGroupSyntax,
in context: some MacroExpansionContext
) throws -> [DeclSyntax] {
// ✅ Validate usage context
guard declaration.is(StructDeclSyntax.self) else {
// ✅ Clear error messages with possible localization
context.diagnose(
Diagnostic(
node: node,
message: MacroDiagnosticMessage(
id: "invalid-target",
message: "This macro can only be applied to structs",
severity: .error
)
)
)
return []
}
// ✅ Check required arguments
guard let arguments = node.arguments else {
context.diagnose(
Diagnostic(
node: node,
message: MacroDiagnosticMessage(
id: "missing-args",
message: "Required arguments missing",
severity: .error
)
)
)
return []
}
// Implementation...
return []
}
}
// Structure for diagnostic messages
struct MacroDiagnosticMessage: DiagnosticMessage {
let id: String
let message: String
let severity: DiagnosticSeverity
var diagnosticID: MessageID {
MessageID(domain: "MyMacros", id: id)
}
}Генерування читабельного коду
// ❌ Hard-to-read generated code
let badCode: DeclSyntax = "public init(a:Int,b:String,c:Bool){self.a=a;self.b=b;self.c=c}"
// ✅ Properly formatted generated code
let goodCode: DeclSyntax = """
public init(
a: Int,
b: String,
c: Bool
) {
self.a = a
self.b = b
self.c = c
}
"""Згенерований код має бути таким самим читабельним, як написаний вручну, адже розробники інспектуватимуть його через «Expand Macro».
Висновок
Swift Macros — потужний інструмент для усунення boilerplate-коду без втрати статичної типізації. Ця технологія дає змогу:
Ключові висновки:
- ✅ Дві категорії: freestanding (
#) і attached (@) - ✅ П'ять ролей attached: peer, accessor, member, memberAttribute, conformance
- ✅ Реалізацію через swift-syntax і маніпуляцію AST
- ✅ Обов'язкові тести з
SwiftSyntaxMacrosTestSupport - ✅ Окремий пакет, необхідний для реалізацій
- ✅ Налагодження через «Expand Macro» у Xcode
- ✅ Чіткі повідомлення про помилки, важливі для досвіду розробника
Swift Macros особливо корисні для генерації відповідностей (Equatable, Codable), створення складних property wrappers і модернізації API на основі callback'ів у бік async/await.
Починай практикувати!
Перевір свої знання з нашими симуляторами співбесід та технічними тестами.
Теги
Поділитися
Пов'язані статті

Combine vs async/await у Swift: Шаблони Прогресивної Міграції
Повний посібник з міграції з Combine на async/await у Swift: прогресивні стратегії, шаблони мостування та співіснування парадигм у iOS-кодових базах.

Питання співбесід з доступності iOS у 2026: VoiceOver і Dynamic Type
Підготовка до співбесід з iOS із ключовими питаннями про доступність: VoiceOver, Dynamic Type, семантичні traits та аудити.

Співбесіда StoreKit 2: Управління Підписками та Валідація Чеків
Опануйте питання співбесіди iOS щодо StoreKit 2, управління підписками, валідації чеків та реалізації покупок у застосунку з практичними прикладами коду на Swift.