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クラスの作り方に見る
Kotlinの表現力
2017-02-20
JJUGナイトセミナー
長澤 太郎 @ngsw_taro
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Kotlinとは？
● Java仮想マシンをターゲットとしたプログラミング言語
○ JavaScriptやAndroidもサポート
● IntelliJ IDEAでおなじみのJetBrainsが開発
● 2011年に発表され、2016年2月にver1.0がリリース
● 現在 ver1.0.6, 1.1-beta2
● 静的型付けオブジェクト指向言語
● 簡潔、安全、Javaとの相互運用性
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Hello World
package sample
fun main(args: Array) {
if(args.isEmpty()) return
val name = args[0]
println("Hello, ${name}!")
}
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クラスの作り方に見る
Kotlinの表現力
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● 長澤 太郎 たろーって呼んでね
● @ngsw_taro
自己紹介
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エムスリー株式会社
jobs.m3.com/engineer
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エバンジェリストな私
● Kotlin歴 5年
● 日本Kotlinユーザグループ代表
● 講演実績多数
○ DroidKaigi 2015, 2016, 2017予定
○ JJUG CCC 2015 Fall
○ 福岡、京都など遠征も
● 執筆実績多数
○ 単行本、商業誌、同人誌
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もくじ
1. 有理数
2. 片方向リストのノード
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● 有理数クラス Rational
● プロパティ
○ 分子（numerator）
○ 分母（denominator）
● メソッド
○ いろんな計算を提供
題材その1: 有理数を表現するクラス
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クラス定義
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int)
// 使い方
fun main(args: Array) {
val half = Rational(1, 2)
println(half.denominator) // 2
}
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クラス定義
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int)
// 使い方
fun main(args: Array) {
val half = Rational(1, 2)
println(half.denominator) // 2
}
クラス名
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クラス定義
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int)
// 使い方
fun main(args: Array) {
val half = Rational(1, 2)
println(half.denominator) // 2
}
プライマリコンストラクタ
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クラス定義
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int)
// 使い方
fun main(args: Array) {
val half = Rational(1, 2)
println(half.denominator) // 2
}
プロパティ
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クラス定義
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int)
// 使い方
fun main(args: Array) {
val half = Rational(1, 2)
println(half.denominator) // 2
}
インスタンス生成
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クラス定義
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int)
// 使い方
fun main(args: Array) {
val half = Rational(1, 2)
println(half.denominator) // 2
} プロパティにアクセス:
Javaで言うフィールドとアクセサが一緒になったようなもの
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ちなみにJavaだと
public final class Rational {
private final int numerator;
private final int denominator;
public Rational(int numerator, int denominator) {
this.numerator = numerator;
this.denominator = denominator;
}
public int getNumerator() { return numerator; }
public int getDenominator() { return denominator; }
}
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メソッドtoStringをオーバライド
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
override fun toString()
= "${numerator}/${denominator}"
}
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メソッドtoStringをオーバライド
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
override fun toString(): String
= "${numerator}/${denominator}"
}
オーバライドに必須
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メソッドtoStringをオーバライド
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
override fun toString(): String
= "${numerator}/${denominator}"
} イコールで式を結びつける
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メソッドtoStringをオーバライド
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
override fun toString(): String
= "${numerator}/${denominator}"
} 式が評価された文字列内に展開される
= String Templates
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確認しやすくなった！
fun main(args: Array) {
println(Rational(2, 5)) // 「2/5」
println(Rational(3, 0)) // 「3/0」
println(Rational(4, 10)) // 「4/10」
println(Rational(9, 3)) // 「9/3」
}
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確認しやすくなった！
fun main(args: Array) {
println(Rational(2, 5)) // 「2/5」
println(Rational(3, 0)) // 「3/0」
println(Rational(4, 10)) // 「4/10」
println(Rational(9, 3)) // 「9/3」
}
分母ゼロを禁止したい！
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イニシャライザ
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
init {
if(denominator == 0)
throw IllegalArgumentException("ゼロはダメ")
}
override fun toString(): String = ...
}
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イニシャライザ
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
init {
if(denominator == 0)
throw IllegalArgumentException("ゼロはダメ")
}
override fun toString(): String = ...
}
イニシャライザ
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イニシャライザ
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
init {
require(denominator != 0, {"ゼロはダメ"})
}
override fun toString(): String = ...
}
標準関数
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もう大丈夫！？
fun main(args: Array) {
println(Rational(2, 5)) // 「2/5」
println(Rational(3, 0)) // 例外
println(Rational(4, 10)) // 「4/10」
println(Rational(9, 3)) // 「9/3」
}
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もう大丈夫！？
fun main(args: Array) {
println(Rational(2, 5)) // 「2/5」
println(Rational(3, 0)) // 例外
println(Rational(4, 10)) // 「4/10」
println(Rational(9, 3)) // 「9/3」
}
約分したい！
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非公開メソッド
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
...
private fun gcd(x: Int, y: Int): Int =
if(y == 0) x
else gcd(y, x % b)
}
xとyの最大公約数を返すメソッド
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非公開メソッド
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
...
private fun gcd(x: Int, y: Int): Int =
if(y == 0) x
else gcd(y, x % y)
} if-elseは式（値を返す）
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非公開メソッド
class Rational(val numerator: Int,
val denominator: Int) {
...
tailrec private fun gcd(x: Int, y: Int): Int =
if(y == 0) x
else gcd(y, x % y)
} 末尾再帰なので、最適化可能
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非公開プロパティ
class Rational(n: Int, d: Int) {
init { require(d != 0, {"ゼロはダメ"}) }
private val g: Int = gcd(n, d)
val numerator: Int = n / g
val denominator: Int = d / g
...
}
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非公開プロパティ
class Rational(n: Int, d: Int) {
init { require(d != 0, {"ゼロはダメ"}) }
private val g: Int = gcd(n, d)
val numerator: Int = n / g
val denominator: Int = d / g
...
}
コンストラクタ引数（プロパティでない）
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非公開プロパティ
class Rational(n: Int, d: Int) {
init { require(d != 0, {"ゼロはダメ"}) }
private val g: Int = gcd(n, d)
val numerator: Int = n / g
val denominator: Int = d / g
...
}
非公開プロパティ
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非公開プロパティ
class Rational(n: Int, d: Int) {
init { require(d != 0, {"ゼロはダメ"}) }
private val g: Int = gcd(n, d)
val numerator: Int = n / g
val denominator: Int = d / g
...
}
公開プロパティ
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すばらしい！
fun main(args: Array) {
println(Rational(2, 5)) // 「2/5」
println(Rational(3, 0)) // 例外
println(Rational(4, 10)) // 「2/5」
println(Rational(9, 3)) // 「3/1」
}
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演算子オーバロード
class Rational(n: Int, d: Int) {
...
operator fun plus(r: Rational): Rational =
Rational(
numerator * r.denominator + r.numerator + denominator,
denominator * r.denominator
)
}
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演算子オーバロード
class Rational(n: Int, d: Int) {
...
operator fun plus(r: Rational): Rational =
Rational(
numerator * r.denominator + r.numerator + denominator,
denominator * r.denominator
)
}
有理数との足し算メソッド
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演算子オーバロード
class Rational(n: Int, d: Int) {
...
operator fun plus(r: Rational): Rational =
Rational(
numerator * r.denominator + r.numerator + denominator,
denominator * r.denominator
)
}
+演算子を使ったメソッド呼び出しが可能に
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演算子で計算できる！
Rational(1, 6) + Rational(1, 3) //=> 1/2
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オーバロード
class Rational(n: Int, d: Int) {
...
operator fun plus(r: Rational): Rational = ...
operator fun plus(i: Int): Rational =
Rational(numerator + i * denominator, denominator)
}
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演算子で計算できる！
Rational(1, 6) + Rational(1, 3) //=> 1/2
Rational(1, 4) + 2 //=> 9/4
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じゃあこれは？
Rational(1, 6) + Rational(1, 3) //=> 1/2
Rational(1, 4) + 2 //=> 9/4
2 * Rational(2, 5) // ???
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拡張関数
class Rational(n: Int, d: Int) { ... }
operator fun Int.times(r: Rational): Rational =
Rational(r.numerator * this, r.denominator)
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拡張関数
class Rational(n: Int, d: Int) { ... }
operator fun Int.times(r: Rational): Rational =
Rational(r.numerator * this, r.denominator)
Intの拡張関数（しかも演算子オーバロード）
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できた！！
Rational(1, 6) + Rational(1, 3) //=> 1/2
Rational(1, 4) + 2 //=> 9/4
2 * Rational(2, 5) // 4/5
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● 片方向リストのノード Node
● プロパティ
○ 値（value）
○ 次のノードへのポインタ（next）
題材その2: 片方向リストのノード
value: 111
next:
value: 222
next:
value: 333
next:
nil
Node.of(111, Node.of(222, Node.of(333, Node.nil)))
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抽象クラス
abstract class Node {
abstract val value: T
abstract val next: Node
}
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abstract class Node {
abstract val value: T
abstract val next: Node
}
抽象クラス
抽象プロパティ
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abstract class Node {
abstract val value: T
abstract val next: Node
}
抽象クラス
共変指定
Java的には extends T>
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継承してノードを表現
class PresentNode
(override val value: T,
override val next: Node): Node() {
override fun toString(): String =
"${value} -> ${next}"
}
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継承してノードを表現
class PresentNode
(override val value: T,
override val next: Node): Node() {
override fun toString(): String =
"${value} -> ${next}"
}
継承
スーパクラスのコンストラクタ呼び出し
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class PresentNode
(override val value: T,
override val next: Node): Node() {
override fun toString(): String =
"${value} -> ${next}"
}
継承してノードを表現
プロパティのオーバライド
内部フィールド + そのアクセサを自動提供
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継承してノードを表現
class PresentNode
(override val value: T,
override val next: Node): Node() {
override fun toString(): String =
"${value} -> ${next}"
} ついでに
「1 -> 2 -> 3 -> X」のような表現を
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（シングルトン）オブジェクト
object AbsentNode: Node {
override val value: Nothing
get() = throw UnsupportedOperationException()
override val next: Nothing
get() = throw UnsupportedOperationException()
override fun toString(): String = "X"
}
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Slide 55 text
（シングルトン）オブジェクト
object AbsentNode: Node {
override val value: Nothing
get() = throw UnsupportedOperationException()
override val next: Nothing
get() = throw UnsupportedOperationException()
override fun toString(): String = "X"
}
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（シングルトン）オブジェクト
object AbsentNode: Node {
override val value: Nothing
get() = throw UnsupportedOperationException()
override val next: Nothing
get() = throw UnsupportedOperationException()
override fun toString(): String = "X"
}
あらゆる型のサブタイプ
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（シングルトン）オブジェクト
object AbsentNode: Node {
override val value: Nothing
get() = throw UnsupportedOperationException()
override val next: Nothing
get() = throw UnsupportedOperationException()
override fun toString(): String = "X"
} プロパティのオーバライド
内部フィールドを持たない。カスタムgetterを提供
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リストを作れる！
PresentNode(1, PresentNode(2, AbsentNode))
//=> 1 -> 2 -> X
PresentNode(1.2,
PresentNode(3, AbsentNode))
//=> 1.2 -> 3 -> X
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リストを作れる！
PresentNode(1, PresentNode(2, AbsentNode))
//=> 1 -> 2 -> X
PresentNode(1.2,
PresentNode(3, AbsentNode))
//=> 1.2 -> 3 -> X
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リストを作れる！
PresentNode(1, PresentNode(2, AbsentNode))
//=> 1 -> 2 -> X
PresentNode(1.2,
PresentNode(3, AbsentNode))
//=> 1.2 -> 3 -> X
class Node
↑クラス定義時点における共変指定
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コンパニオンオブジェクト
abstract class Node {
companion object {
val nil: Node = AbsentNode
fun of(value: T, next: Node = nil) =
PresentNode(value, next)
}
...
}
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コンパニオンオブジェクト
abstract class Node {
companion object {
val nil: Node = AbsentNode
fun of(value: T, next: Node = nil) =
PresentNode(value, next)
}
...
}
コンパニオンオブジェクト
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コンパニオンオブジェクトのメンバを使う
Node.of(1, Node.of(2, Node.nil))
//=> 1 -> 2 -> X
Node.of(1.2, Node.of(3, Node.of(4))
//=> 1.2 -> 3 -> 4 -> X
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コンパニオンオブジェクトのメンバを使う
Node.of(1, Node.of(2, Node.nil))
//=> 1 -> 2 -> X
Node.of(1.2, Node.of(3, Node.of(4))
//=> 1.2 -> 3 -> 4 -> X
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デフォルト引数
abstract class Node {
companion object {
val nil: Node = AbsentNode
fun of(value: T, next: Node = nil) =
PresentNode(value, next)
}
...
}
呼び出し時に引数を省略すると
デフォルト値が使用される
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通常の抽象クラスは見える人なら継承OK
abstract class Node {...}
class PresentNode(...): Node() {...}
object AbsentNode: Node() {...}
class MyNode: Node() {...}
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通常の抽象クラスは見える人なら継承OK
abstract class Node {...}
class PresentNode(...): Node() {...}
object AbsentNode: Node() {...}
class MyNode: Node() {...}
今回つくったやつ
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abstract class Node {...}
class PresentNode(...): Node() {...}
object AbsentNode: Node() {...}
class MyNode: Node() {...}
通常の抽象クラスは見える人なら継承OK
第3者が継承させることができる。でも都合が悪い
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シールドクラスで継承を制限
sealed class Node { ...
class PresentNode(...): Node() {...}
object AbsentNode: Node() {...}
}
class MyNode: Node() {...}
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シールドクラスで継承を制限
sealed class Node { ...
class PresentNode(...): Node() {...}
object AbsentNode: Node() {...}
}
class MyNode: Node() {...}
↓この人はもはや継承できない（コンパイルエラー）
注: ver1.1では、シールドクラスの継承可能な範囲が
その内部クラスから同一ファイル内へと緩和される。
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ノード数プロパティ size
sealed class Node { ...
val size: Int
get() {
tailrec fun go(node: Node, acc: Int): Int =
when(node) {
is AbsentNode -> acc
is PresentNode -> go(node.next, acc + 1)
}
return go(this, 0)
}
}
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ノード数プロパティ size
sealed class Node { ...
val size: Int
get() {
tailrec fun go(node: Node, acc: Int): Int =
when(node) {
is AbsentNode -> acc
is PresentNode -> go(node.next, acc + 1)
}
return go(this, 0)
}
}
プロパティ size
内部フィールドを持たず、カスタム getterを提供
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ノード数プロパティ size
sealed class Node { ...
val size: Int
get() {
tailrec fun go(node: Node, acc: Int): Int =
when(node) {
is AbsentNode -> acc
is PresentNode -> go(node.next, acc + 1)
}
return go(this, 0)
}
}
再帰呼び出しでノード数を計算
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ノード数プロパティ size
sealed class Node { ...
val size: Int
get() {
tailrec fun go(node: Node, acc: Int): Int =
when(node) {
is AbsentNode -> acc
is PresentNode -> go(node.next, acc + 1)
}
return go(this, 0)
}
}
when式＝switchの強い版
分岐の網羅が必須
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委譲プロパティによる遅延初期化
sealed class Node { ...
val size: Int by lazy {
tailrec fun go(node: Node, acc: Int): Int =
when(node) {
is AbsentNode -> acc
is PresentNode -> go(node.next, acc + 1)
}
go(this, 0)
}
}
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委譲プロパティによる遅延初期化
sealed class Node { ...
val size: Int by lazy {
tailrec fun go(node: Node, acc: Int): Int =
when(node) {
is AbsentNode -> acc
is PresentNode -> go(node.next, acc + 1)
}
go(this, 0)
}
}
プロパティアクセスを
byの後に続くオブジェクトに委譲
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委譲プロパティによる遅延初期化
sealed class Node { ...
val size: Int by lazy {
tailrec fun go(node: Node, acc: Int): Int =
when(node) {
is AbsentNode -> acc
is PresentNode -> go(node.next, acc + 1)
}
go(this, 0)
}
}
標準関数 lazy
委譲される遅延初期化用オブジェクト
を生成する
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委譲プロパティによる遅延初期化
sealed class Node { ...
val size: Int by lazy {
tailrec fun go(node: Node, acc: Int): Int =
when(node) {
is AbsentNode -> acc
is PresentNode -> go(node.next, acc + 1)
}
go(this, 0)
}
}
lazyの引数としてのラムダ式
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本日登場したキーワード
● クラス
● プロパティ
● メソッド
● プライマリコンストラクタ
● オーバライド
● String Templates
● イニシャライザ
● if-else
● TCO
● 演算子オーバロード
● オーバロード
● 拡張関数
● 抽象クラス
● 抽象プロパティ
● 共変
● 継承
● オブジェクト
● Nothing型
● コンパニオンオブジェクト
● デフォルト引数
● シールドクラス
● when式
● 委譲プロパティ
● ラムダ式
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