テストだけで見つかる？ Rubyでつくるメソッド発掘器

北陸Ruby会議02(https://regional.rubykaigi.org/hokuriku02/) で発表したスライドです。

1. テストだけで見つかる？ Rubyでつくるメソッド発掘器 [2, 1].??? == [1, 2] 井澤 ゆきみつ Kanazawa.rb Ruby 4.0.9 写真: Titomaurer / CC BY-SA 4.0 / Wikimedia Commons
2. 自己紹介 井澤 ゆきみつ キャンプ系YouTuber My Outdoor Life (https://kanazawa.camp/) ものづくり全般が趣味(電子工作・ナイフ制作・レザークラフトなど) 博士(情報科学) インターネットを使った疎結合分散システムの研究をしています 株式会社 クルウィット 取締役COO 兼 北陸支社長 一般社団法人 Code for Kanazawa 理事 Kanazawa.rb ファシリテーション/ノベルティ 担当
3. fi 準備運動 [1, 3, 2].??? == rst も min も通る。 見分ける入力を、1つ 💭 頭の中で考える 1
4. 準備運動 first も min も、このテストを通る [1, 3, 2].??? == 1 見分けるには、先頭が最小でない入力を足す [3, 1, 2].first #=> 3 [3, 1, 2].min #=> 1
5. 道具 メソッド発掘器 f = Finder.new f.add([1, 3, 2], 1) # 入力, 期待する戻り値 f.candidates 1 Array / Enumerable の公開メソッドを、候補にする 2 引数もブロックも渡さずに呼ぶ 3 戻り値が期待と等しいものを残す
6. 道具 候補は 139個
7. 道具 3個、見つかりました 3 候補 [1, 3, 2] → 1 → 1 → 1 →1 配列から先頭を取り除く
8. 発掘 1 並べ替え [2, 1].??? == [1, 2] 通るメソッドは 7個。 全部、言えますか? 💭 頭の中で、7個挙げる
9. 発掘 1 ｜ 並べ替え このテストを通る 7個 7 候補 [2, 1] → [1, 2]
10. 発掘 1 ｜ 並べ替え このテストを通る 7個 7 候補 [2, 1] → [1, 2]
11. 発掘 1 ｜ 並べ替え このテストを通る 7個 7 候補 [2, 1] → [1, 2]
12. 発掘 1 ｜ 並べ替え 7個目は minmax 7 [2, 1] → [1, 2] 候補 最小 1 と 最大 2 → [1, 2]
13. 発掘 1 並べ替え [3, 2] → [2, 3] … [101, 100] → [100, 101] 同じ形のテストを、100個に増やす。 7個の候補は、何個に減る? ✌ 指で数を出す
14. 発掘 1 ｜ 並べ替え 100個とも合格。候補は 7個のまま 7 候補 これまでのテスト [2, 1] → [1, 2] ＋ 同じ形の例を足して、100個 100個、すべて合格
15. 発掘 1 並べ替え [3, 1, 2] → [1, 2, 3] 形の違う例を、1つ足す。 残るのは sort と sort! の 2個? 💭 頭の中で予想する
16. 発掘 1 ｜ 並べ替え 4個。rotate が残りました 4 ＋ [3, 1, 2] → [1, 2, 3] → [1, 2, 3] → [2, 1, 3] 候補 → [1, 2, 3] これまでのテスト [2, 1] → [1, 2] → [1, 3]
17. 発掘 1 ｜ 並べ替え 1つ回すと、昇順に並ぶ [3, 1, 2].rotate #=> [1, 2, 3] 回転でも、たまたま昇順に並ぶ入力だった
18. 発掘 1 並べ替え rotate を落とす、 次の入力は? 💭 5秒で考える
19. 発掘 1 ｜ 並べ替え 2個。sort と sort! 2 候補 これまでのテスト [2, 1] → [1, 2] [3, 1, 2] → [1, 2, 3] ＋ [2, 3, 1] → [1, 2, 3] → [1, 2, 3] → [3, 1, 2]
20. 発掘 1 ｜ 並べ替え 154通り試しても、2個のまま 154 0 通りの入力を試した 件。戻り値が違った入力 長さ 0〜5 の順列すべて sort と sort! の戻り値を == で比べた 0! + 1! + 2! + 3! + 4! + 5!
21. 発掘 1 並べ替え sort sort! 戻り値は同じ。 ほかに、何を比べる? 📣 声に出して答える
22. 皆さんのテストは、 見分けていましたか sort と sort! は、戻り値が同じ
23. 発掘 1 ｜ 並べ替え 戻り値は、どちらも同じ 渡した入力 [2, 3, 1] 戻り値 [1, 2, 3] [1, 2, 3]
24. 発掘 1 ｜ 並べ替え 呼び出したあとの配列も見る 渡した入力 [2, 3, 1] 戻り値 呼び出したあとの入力 [1, 2, 3] [2, 3, 1] そのまま [1, 2, 3] [1, 2, 3] 書き換えた 戻り値を比べるだけでは、配列の書き換えを検出できない
25. 発掘 1 ｜ 並べ替え sort だけが残りました 1 候補 これまでのテスト [2, 1] → [1, 2] ＋ 入力の内容を変えない 標本ラベル sort 発掘地 Array 決め手 入力 3つ ＋ 呼び出したあとの配列 139 ▸ 7 ▸ 4 ▸ 2 ▸ 1 [3, 1, 2] → [1, 2, 3] [2, 3, 1] → [1, 2, 3] 🦴 発掘でも、骨と一緒に、骨が埋まっていた地層を記録する
26. 発掘 2 平均 [1, 3].??? == 2 平均を返すメソッドは、見つかる? ✋ 見つからないと思う人は、挙手
27. 発掘 2 ｜ 平均 3個、見つかりました 3 候補 [1, 3] → 2 → 2 → 2 → 2 要素が 2個なので、要素数も 2
28. 発掘 2 ｜ 平均 例を足すと、0個 0 候補 ＋ [1, 2, 3] → 2 → 3 → 3 → 3 これまでのテスト [1, 3] → 2 引数なしで平均を返すメソッドは、ない 見つからなかったことも、発掘の結果
29. 発掘 3 重複を取り除く [1, 1, 2].??? == [1, 2] 通るメソッドは、何個? ✌ 指で数を出す
30. 発掘 3 ｜ 重複を取り除く 4個、通りました 4 候補 [1, 1, 2] → [1, 2] 引数なしでも、配列の重複を除く
31. 発掘 3 ｜ 重複を取り除く minmax、2回目 4 候補 [1, 1, 2] → [1, 2] 引数なしでも、配列の重複を除く 最小 1 と 最大 2 → [1, 2]
32. 発掘 3 ｜ 重複を取り除く 値を 3種類にすると、3個 3 候補 ＋ [1, 1, 2, 3] → [1, 2, 3] → [1, 2, 3] → [1, 2, 3] → [1, 2, 3] これまでのテスト [1, 1, 2] → [1, 2] → [1, 3]
33. 発掘 3 重複を取り除く [1, 2].??? == [1, 2] 何もしなくてよい例。 この1個だけなら、何個通る? 💭 頭の中で予想する
34. 発掘 3 ｜ 重複を取り除く この例だけなら、19個 19 候補 [1, 2] → [1, 2]
35. 発掘 3 ｜ 重複を取り除く uniq! が落ちて、2個 2 候補 これまでのテスト [1, 1, 2] → [1, 2] [1, 1, 2, 3] → [1, 2, 3] ＋ [1, 2] → [1, 2] → [1, 2] → nil → [1, 2]
36. 発掘 3 重複を取り除く uniq union 2個のまま、減らない。 ここで、発掘を終えますか? ✋ 「終える」→「1個になるまで続ける」の順に、挙手
37. 発掘 3 ｜ 重複を取り除く 2個で、発掘を終えます 2 ＋ 入力の内容を変えない 標本ラベル 標本ラベル uniq union 発掘地 Array 発掘地 Array 候補 これまでのテスト [1, 1, 2] → [1, 2] [1, 1, 2, 3] → [1, 2, 3] [1, 2] → [1, 2] どちらも、いまの要求を満たしている 1個に絞ることは、目的ではない
38. しくみ 発掘器の中心は、12行 METHODS = (Array.public_instance_methods(false) | Enumerable.public_instance_methods(false)).sort %i[shuffle shuffle! sample hash] def candidates(examples) METHODS.select do |name| examples.all? do |input, expected| input.dup.public_send(name) == expected rescue StandardError false end end end
39. しくみ input.public_send(name) == expected dup を外して、配列を使い回す。 最初のテストは、何個通る? [2, 1] → [1, 2] 💭 頭の中で予想する
40. しくみ 0個。clear が配列を空にした [2, 1] [] これよりあとの候補には、空の配列が渡る
41. しくみ 探している範囲と、先行例 対象 Array / Enumerable の公開メソッド 139個 Ruby 3.4 では 138個。4.0 で r nd が加わった 呼び方 引数なし・ブロックなしで、1回だけ 除外 shu e、sample など 結果がランダムに変わる。[2, 1].shu e は、2分の1の確率で合格する 先行例 Squeak Smalltalk の Method Finder ffl fi ffl Ted Kaehler 作。Ruby 版は Andrew Birkett「MethodFinder for Ruby」(2006年)
42. 発掘 4 ｜ 空かどうか 空の配列なら true 3 候補 [] → true → true → true → true
43. 発掘 4 ｜ 空かどうか 1 を入れたら false 2 候補 これまでのテスト [] → true ＋ [1] → false → true → false → false
44. 発掘 4 空かどうか [nil, false].??? == 「空」の意味を、まだ決めていない 要素が 1つもない → false 真の値が 1つもない → true ✋ 「false と書く」→「true と書く」の順に、挙手 ?
45. 発掘 4 ｜ 空かどうか 要求によって、期待値が変わる 要素が 1つもない → 期待値は false empty? 答える問い 要素が 0個か 真の値が 1つもない → 期待値は true none? 答える問い 真の値が 0個か 同じ入力 [nil, false] に、2通りの期待値を書ける
46. 期待値を決めたのは、 皆さんです。 メソッドを探していたら、先に決まったのは、自分の要求でした
47. 普段のテスト ｜ 選んだ 2つの実装の比較 未設定のときだけ、既定値を補う 実装 A 実装 B def notify?(setting) def notify?(setting) setting || true setting.nil? ? true : setting notify?(nil) #=> true ✓ notify?(nil) テスト assert_equal true, notify?(nil) assert_equal ____, notify?(____) #=> true ✓
48. 普段のテスト ｜ 選んだ 2つの実装の比較 未設定のときだけ、既定値を補う 実装 A 実装 B def notify?(setting) def notify?(setting) setting || true setting.nil? ? true : setting notify?(nil) #=> true ✓ notify?(nil) #=> true ✓ notify?(false) #=> true ✗ notify?(false) #=> false ✓ OFF にした人にも、通知してしまう テスト assert_equal true, notify?(nil) assert_equal false, notify?(false)
49. 持ち帰る手順 1 2 3 手元のテストを、1つ選ぶ そのテストを通るが、要求に合わない実装を、1つ思い浮かべる 自分のテストの minmax を探す その実装を見分ける入力か観察を、1つ足す
50. この博物館にちなんで イグアノドンの「角」 1834 この年に見つかった標本から、姿を復元する 円錐形の骨は、「鼻の角」として描かれた 全身の骨は、まだ揃っていなかった Gideon Mantell の復元図(1834年以降)。パブリックドメイン / Wikimedia Commons 1878 ベルギーの炭鉱で発掘が始まる。全身に近い骨格が 約30体 円錐形の骨は、「親指」に付いていた 🦴 40年以上、「鼻の角」という復元が通用していた
51. 証拠が増えると、 残る候補が変わる。 例を 1つ足すと、テストを通る実装が変わることがある 🦕 フクイサウルスは、イグアノドンの仲間。帰りに、ぜひ。 写真: N.Cayla / CC BY-SA 4.0 / Wikimedia Commons
52. お土産と宿題 お土産: 数行で書ける発掘器(shu e、sample などのランダムな候補も試す) find = ->(input, expected) { (Array.instance_methods(false) | Enumerable.instance_methods(false)) .select { |m| (input.dup.public_send(m) == expected) rescue false } } find.([2, 1], [1, 2]) 宿題 [3].??? == 3 通るメソッドは、何個? ffl first と min を見分ける、次の入力は? ありがとうございました 井澤 ゆきみつ ／ Kanazawa.rb 🦕