Rewrite Go error handling using AST transformation

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1. Rewrite Go error handling using AST transformation golang.tokyo #28 Hidetake

   Iwata (@int128)

2. 岩田 英丈 / Hidetake Iwata 2 Software Engineer at NTT

   DATA (Senior YAML/Terraform Engineer ) Open Source Developer at https://github.com/int128

3. Agenda 3 お話しすること • Goにおける抽象構文木の変換と操作 • アプリケーションのエラー処理を書き換える方法 お話ししないこと • Goにおけるエラー処理の詳細

4. Error handling in Go Goでエラー処理を行うには主に以下の方法がある • errorsパッケージを利用する（Go 1.13で拡張された） • golang.org/x/xerrors

   パッケージを利用する • github.com/pkg/errors パッケージを利用する 他にもサードパーティのパッケージが公開されている （e.g. github.com/morikuni/failure） 4

5. 以下のような目的で、アプリケーション内のエラー処理を別の方法に書き換えたいこ とがある • 特定の機能を使いたい（e.g. エラー型判定、スタックトレース） • 外部パッケージを使いたくない • ソースコードの可読性を改善したい Rewrite

   the Go error handling 5

6. 例：pkg/errors.Wrapf() を xerrors.Errorf() に 書き換える • import文を変更する • 関数名を変更する •

   引数の順序を入れ替える • 引数のフォーマット文字列に : %w を付け加える 6 // pkg/errorsの場合 return nil, errors.Wrapf(err, "item id=%s not found", id) // xerrorsの場合 return nil, xerrors.Errorf("item id=%s not found: %w", id, err)

7. 簡単な書き換えは正規表現による一括置換でできるが、 複雑な書き換えには以下の手法が広く利用されている 1. ソースコードを抽象構文木に変換する 2. 抽象構文木を操作する 3. 抽象構文木をソースコードに書き出す @tenntennさんのスライドが分かりやすいです https://www.slideshare.net/takuyaueda967/go-74970321

   抽象構文木の操作による書き換え 7

8. golang.org/x/tools/go/packages パッケージ等を利用すると、ソースコードと抽象 構文木を相互に変換できる Goのソースコードと抽象構文木の相互変換 https://godoc.org/golang.org/x/tools/go/packages cfg := &packages.Config{/* … */}

   pkgs, err := packages.Load(cfg, pkgNames...) // ソースコードを解析する if err != nil {/* … */} if packages.PrintErrors(pkgs) > 0 {/* … */} for _, pkg := range pkgs { for _, file := range pkg.Syntax { err := printer.Fprint(os.Stdout, pkg.Fset, file) // 抽象構文木を出力する } } 8

9. 0 *packages.Package { 1 . ID: "_/hello-go-ast-transformation" 2 . Name:

   "" 3 . PkgPath: "" 4 . CompiledGoFiles: []string (len = 1) { 5 . . 0: "/hello-go-ast-transformation/main.go" 6 . } 7 . ExportFile: "" 8 . Types: *types.Package {} 9 . Fset: *token.FileSet {} 10 . IllTyped: false 11 . Syntax: []*ast.File (len = 1) { 12 . . 0: *ast.File { 13 . . . Package: /hello-go-ast-transformation/main.go:1:1 14 . . . Name: *ast.Ident { 15 . . . . NamePos: /hello-go-ast-transformation/main.go:1:9 16 . . . . Name: "main" 17 . . . } 18 . . . Decls: []ast.Decl (len = 3) { 19 . . . . 0: *ast.GenDecl { 20 . . . . . TokPos: /hello-go-ast-transformation/main.go:3:1 21 . . . . . Tok: import 22 . . . . . Lparen: /hello-go-ast-transformation/main.go:3:8 23 . . . . . Specs: []ast.Spec (len = 5) { 24 . . . . . . 0: *ast.ImportSpec { 25 . . . . . . . Path: *ast.BasicLit { packages.Load() が返す抽象構文木の基本構造 パッケージ ファイル ファイル import宣言 関数宣言 文 文 https://github.com/int128/hello-go-ast-transformation 9

10. 148 1: *ast.CallExpr { 149 . Fun: *ast.SelectorExpr { 150

    . . X: *ast.Ident { 151 . . . NamePos: hello.go:12:14 152 . . . Name: "errors" 153 . . } 154 . . Sel: *ast.Ident { 155 . . . NamePos: hello.go:12:21 156 . . . Name: "Wrapf" 157 . . } 158 . } 159 . Lparen: hello.go:12:26 160 . Args: []ast.Expr (len = 3) { 161 . . 0: *ast.Ident { 162 . . . NamePos: hello.go:12:27 163 . . . Name: "err" 164 . . . Obj: *(obj @ 107) 165 . . } 166 . . 1: *ast.BasicLit { 167 . . . ValuePos: hello.go:12:32 168 . . . Kind: STRING 169 . . . Value: "\"item id=%s not found\"" 170 . . } 171 . . 2: *ast.Ident { 172 . . . NamePos: hello.go:12:56 173 . . . Name: "id" 174 . . . Obj: *(obj @ 33) 175 . . } 176 . } errors.Wrapf(err, "item id=%s not found", id) に対応する部分木 CallExpr Selector Expr Ident “errors” Ident “Wrapf” Ident “err” BasicLit “item...” Ident “id” []Expr 10

11. 156 1: *ast.CallExpr { 157 . Fun: *ast.SelectorExpr { 158

    . . X: *ast.Ident { 159 . . . NamePos: hello.go:13:14 160 . . . Name: "xerrors" 161 . . } 162 . . Sel: *ast.Ident { 163 . . . NamePos: hello.go:13:22 164 . . . Name: "Errorf" 165 . . } 166 . } 167 . Lparen: hello.go:13:28 168 . Args: []ast.Expr (len = 3) { 169 . . 0: *ast.BasicLit { 170 . . . ValuePos: hello.go:13:29 171 . . . Kind: STRING 172 . . . Value: "\"item id=%s not found: %w\"" 173 . . } 174 . . 1: *ast.Ident { 175 . . . NamePos: hello.go:13:57 176 . . . Name: "id" 177 . . . Obj: *(obj @ 41) 178 . . } 179 . . 2: *ast.Ident { 180 . . . NamePos: hello.go:13:61 181 . . . Name: "err" 182 . . . Obj: *(obj @ 115) 183 . . } 184 . } xerrors.Errorf("item id=%s not found: %w", id, err) に対応する部分木 CallExpr Selector Expr Ident “xerrors” Ident “Errorf” Ident “err” BasicLit “item...” Ident “id” []Expr 11

12. pkg/errors.Wrapf() を xerrors.Errorf() に書き換える = 抽象構文木を操作する CallExpr Selector Expr Ident

    “errors” Ident “Wrapf” Ident “err” BasicLit “item...” Ident “id” []Expr CallExpr Selector Expr Ident “xerrors” Ident “Errorf” Ident “err” BasicLit “item...” Ident “id” []Expr pkg/errors.Wrapf() の部分木 xerrors.Errorf() の部分木 12

13. 抽象構文木の探索 go/astパッケージの Inspect() や Walk() を利用すると、抽象構文木を深さ優先探索 できる ast.Inspect(file, func(node ast.Node)

    bool { switch node := node.(type) { case *ast.CallExpr: // 関数呼び出しの場合 switch fun := node.Fun.(type) { case *ast.SelectorExpr: switch x := fun.X.(type) { case *ast.Ident: if x.Sel.Name == "errors" { // パッケージ名がerrorsの場合 x.Sel.Name = "xerrors" // パッケージ名を書き換える } 13 https://golang.org/pkg/go/ast/#Inspect

14. 関数呼び出しの型解決 抽象構文木のノードには型情報が含まれないので、 そのままでは変数や関数呼び出しの実体を判断できない 例：ソースコードに書かれているerrorsの実体はどれでしょう？ • 標準パッケージ • 別名インポートされたパッケージ？ • パッケージスコープのerrors変数？

    14 func HelloWorld() error { return errors.New("hello") }

15. go/typesによる型解決 15 go/typesパッケージの Info.ObjectOf() で識別子の型を解決できる ast.Inspect(file, func(node ast.Node) bool {

    switch node := node.(type) { case *ast.CallExpr: // 関数呼び出しの場合 switch fun := node.Fun.(type) { case *ast.SelectorExpr: switch x := fun.X.(type) { case *ast.Ident: switch o := pkg.TypesInfo.ObjectOf(x).(type) { case *types.PkgName: // 関数呼び出しの左辺がパッケージの場合 pkgPath := o.Imported().Path() https://golang.org/pkg/go/types/#Info.ObjectOf

16. まとめ Goにおける抽象構文木の変換と操作を用いて、アプリケーションのエラー処理を書 き換える方法を紹介しました アプリケーションのエラー処理を書き換えるツールを作っているので、 よかったらフィードバックをお願いします！！ ✨ https://github.com/int128/transerr 16

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