meta programming Scala

1.

メタプログラミング Scala Hiroki Komurasaki @petitviolet

2.

自己紹介 • 小紫弘貴(Hiroki Komurasaki) • インターネットだと@petitviolet • Scala歴2年くらい •
でScalaとかGo書いてます • https://www.facebook.com/fringeneer/ • http://fringeneer.hatenablog.com/

3.

今日話すこと • メタプログラミングってなに？ • Scalaで出来るメタプログラミング • scala.meta • 使い方イメージ •
ユースケース・実装例 • 実装方法 • scalametaの内部的な話 • ロードマップ

4.

目指すゴール • メタプログラミング怖くなくなる • コード読んでみようかなと思う • ちょっとやってみようかなって思う • scalametaやってみようかなって思う

5.

メタプログラミングってなに？

6.

メタ > メタ（meta-）とは、「高次な－」「超－」「－間の」「－を含んだ」「－の後ろの」等の意味の接頭語。ギリシア語から。 https://ja.wikipedia.org/wiki/メタ

7.

メタプログラミングって何 > プログラミング技法の一種で、ロジックを直接コーディングするのではなく、あるパターンをもったロジックを生成する高位ロジックによってプログラミングを行う方法、またその高位ロジックを定義する方法のこと。 https://ja.wikipedia.org/wiki/メタプログラミング

8.

メタプログラミングって何ざっくり言うと、プログラムを引数としてプログラムを出力とする関数みたいなもの。ボイラープレートを削減できる！

9.

身近な例？ • getter/setterの自動生成 • マクロで`log.debug()`を削除 • case class→classへの変換 • コンパイラがよしなにやってくれている
• for式をﬂatMapとmapとwithFilterに展開 • desugar的な処理

10.

Scalaで出来るメタプログラミング

11.

http://docs.scala-lang.org/ja/overviews/

13.

よく使われるリフレクションもメタプログラミングの一種。実行時/コンパイル時のオブジェクトにアクセス出来る。 try { Class<?> cl =
Class.forName("Foo"); Method method = cl.getMethod("hello"); method.invoke(cl.newInstance()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }

14.

よく使われるリフレクションもメタプログラミングの一種。実行時/コンパイル時のオブジェクトにアクセス出来る。 import scala.reflect.runtime.{universe => ru} def
getTypeTag[T: ru.TypeTag](obj: T) = ru.typeTag[T] val l = List(1, 2, 3) val head: ru.Symbol = getTypeTag(l).tpe.decl(ru.TermName("head")) val lMirror: ru.InstanceMirror = ru.runtimeMirror(getClass.getClassLoader).reflect(l) lMirror.reflectMethod(head.asMethod).apply() // 1

15.

よく使われるリフレクションもメタプログラミングの一種。実行時/コンパイル時のオブジェクトにアクセス出来る。 import scala.reflect.runtime.{universe => ru} def
getTypeTag[T: ru.TypeTag](obj: T) = ru.typeTag[T] val l = List(1, 2, 3) val head: ru.Symbol = getTypeTag(l).tpe.decl(ru.TermName("head")) val lMirror: ru.InstanceMirror = ru.runtimeMirror(getClass.getClassLoader).reflect(l) lMirror.reflectMethod(head.asMethod).apply() // 1

17.

• def macro • 引数等のメタ情報を利用できる • macro annotation • annotationをつけたクラスやメソッドのメタ情報、例
えば型情報が利用できる • implicit macro • implicit parameterの自動生成 • type provider • 型そのものを自動生成 • 構造的部分型 • 他にもいろいろ • マクロバンドルとか抽出子マクロとか http://docs.scala-lang.org/ja/overviews/macros/usecases.html

18.

• def macro • 引数等のメタ情報を利用できる • macro annotation • annotationをつけたクラスやメソッドのメタ情報、例
えば型情報が利用できる • implicit macro • implicit parameterの自動生成 • type provider • 型そのものを自動生成 • 構造的部分型 • 他にもいろいろ • マクロバンドルとか抽出子マクロとか http://docs.scala-lang.org/ja/overviews/macros/usecases.html

19.

def macro • Scalaマクロの代表格(要出典 object DefMacro { def show[A](value:
A): String = macro DefMacroImpl.showImpl[A] }

20.

A): String = macro DefMacroImpl.showImpl[A] }

21.

A): String = macro DefMacroImpl.showImpl[A] } object DefMacroImpl { def showImpl[A: c.WeakTypeTag](c: blackbox.Context) (value: c.Expr[A]): c.Expr[String] = { import c.universe._ val typeName = c.weakTypeTag[A].tpe.typeSymbol.fullName val tree = value.tree c.Expr[String](Literal(Constant(s"type: $typeName, value: $tree"))) } }

22.


23.


24.

object DefMacro { def show[A](value: A): String = macro
DefMacroImpl.showImpl[A] } object DefMacroImpl { def showImpl[A: c.WeakTypeTag](c: blackbox.Context) (value: c.Expr[A]): c.Expr[String] = { import c.universe._ val typeName = c.weakTypeTag[A].tpe.typeSymbol.fullName val tree = value.tree c.Expr[String](Literal(Constant(s"type: $typeName, value: $tree"))) } } println(DefMacro.show[Int](100)) // type: scala.Int, value: 100 println(DefMacro.show[Long](100L)) // type: scala.Long, value: 100L println(DefMacro.show(new java.lang.String("hello"))) // type: java.lang.String, value: new java.lang.String("hello")

25.

def log(foo: String)(implicit line: sourcecode.Line, file: sourcecode.File) = {
println(s"${file.value}:${line.value} $foo") } log("Foooooo") // sourcecode/shared/src/test/scala/sourcecode/Tests.scala:86 Foooooo lihaoyi/sourcecode • ソースコードの行番号やファイル名を取得 • プログラムをメタに扱っている • 内部実装はdef macroを使用

28.

scalameta

29.

scalameta? > Scalameta is a clean-room implementation of a metaprogramming
toolkit for Scala, designed to be simple, robust and portable. > We are striving for scalameta to become a successor of scala.reﬂect, the current de facto standard in the Scala ecosystem. http://scalameta.org/

30.


31.


32.


33.

scalameta? > Scalameta is a modern metaprogramming library for Scala
that supports a wide range of language versions and execution platforms. > Originally, Scalameta was founded to become a better macro system for Scala, but over time we shifted focus to developer tools and spun oﬀ the new macro system into a separate project. http://scalameta.org/

34.

scalameta? • 現在Scalaのメタプログラミング関連で実装が進んでいるモダンなライブラリ • Scalaのバージョンや実行環境を幅広くサポートする

35.

今のうちにやっておくしかない

36.

なにができる？ • macro annotation • `@Foo class MyClass()` • Java-erには馴染みのあるやつ

37.

マクロアノテーション • ちなみに現行のScalaマクロでも可能

38.

scalametaの使い方

39.

scalametaの使い方 (v1.8.0)

40.

どんな感じで使えるか

42.

QuasiQuotes(ޙͰ

48.

hello world @hello def say() = { println("world") }
say()

49.

@hello?

50.

import scala.annotation.{StaticAnnotation, compileTimeOnly} import scala.meta._ @compileTimeOnly("hello") class hello extends
StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } }

51.

StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } } scala.metaͷimport

52.

StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } } annotation༻ͷclassͰ͢Αએݴ

53.

StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } } ࣮ߦ͞ΕΔapplyؔ਺

54.

StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } } annotationͨ͠ର৅

55.

StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } } ASTͷॻ͖׵͑

56.

StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } } ৽͍͠AST

57.

StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } } def͡Όͳ͚Ε͹ࣦഊ

58.

@hello def say() = { println("world") } class hello
extends StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } }

59.

@hello def say() = { println("world") } class hello
extends StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } }

60.

• IntelliJは展開してくれる Before

61.

• IntelliJは展開してくれる Before After

62.

• IntelliJは展開してくれる Before After

63.

• (展開しなければ)ちゃんと動く hello world @hello def say() = {
println("world") } say()

64.

• 別のBlockとして認識されているので動く

65.

要するに

66.

annotationした対象の ASTを書き換えられる

67.

ユースケース

68.

scalametaを使うと例えば何が出来るのか

69.

メソッドの実行時間を計測

70.

object TimeLoggingApp extends App { def heavy(n: Long): Long
= { Thread.sleep(n) n } println(heavy(100)) }

71.

object TimeLoggingApp extends App { @TimeLogging def heavy(n: Long):
Long = { Thread.sleep(n) n } println(heavy(100)) }

72.

[heavy]tracking time:101 ms 100 object TimeLoggingApp extends App {
@TimeLogging def heavy(n: Long): Long = { Thread.sleep(n) n } println(heavy(100)) }

73.

class TimeLogging extends StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any):
Any = meta { defn match { case d @ Defn.Def(_, name, _, _, _, body) => def s = Lit.String.apply _ val newBody = q""" val start = System.nanoTime() val result = $body val end = System.nanoTime() println(${s(s"[${name.value}]tracking time:")} + ((end - start) / ${Lit.Long(1000000)}) + ${s(" ms")}) result """ d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only function!") } } }

74.

Any = meta { defn match { case d @ Defn.Def(_, name, _, _, _, body) => def s = Lit.String.apply _ val newBody = q""" val start = System.nanoTime() val result = $body val end = System.nanoTime() println(${s(s"[${name.value}]tracking time:")} + ((end - start) / ${Lit.Long(1000000)}) + ${s(" ms")}) result """ d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only function!") } } } લޙͰ࣌ؒऔಘ

75.

Any = meta { defn match { case d @ Defn.Def(_, name, _, _, _, body) => def s = Lit.String.apply _ val newBody = q""" val start = System.nanoTime() val result = $body val end = System.nanoTime() println(${s(s"[${name.value}]tracking time:")} + ((end - start) / ${Lit.Long(1000000)}) + ${s(" ms")}) result """ d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only function!") } } } ग़ྗ͍ͯ͠Δ͚ͩ

76.

annotationでValidation

77.

val ok = 1 to 10 val ng =
1 to 10

78.

@Length(min = 1, max = 10) val ok =
1 to 10 @Length(min = 100) val ng = 1 to 10

79.

requirement failed: ng size is invalid. actual: 10, min:
100 @Length(min = 1, max = 10) val ok = 1 to 10 // OK @Length(min = 100) val ng = 1 to 10 // NG

80.

q""" def msg(min: Int, max: Int, resultSize: Int): String
= { val minCond = { if (min <= 0) "" else "min: " + min } val maxCond = { if (max <= 0) "" else "max: " + max } val res = ${s(name.syntax)} + " size is invalid. " + "actual: " + resultSize + ", " + minCond + maxCond res } def minValid(min: Int, resultSize: Int): Boolean = if (min <= 0) true else min <= resultSize def maxValid(max: Int, resultSize: Int): Boolean = if (max <= 0) true else max >= resultSize val result = $term val size: Int = result.size require(minValid(${i(min)}, size) && maxValid(${i(max)}, size), msg(${i(min)}, ${i(max)}, size)) result """

81.

q""" def msg(min: Int, max: Int, resultSize: Int): String
= { val minCond = { if (min <= 0) "" else "min: " + min } val maxCond = { if (max <= 0) "" else "max: " + max } val res = ${s(name.syntax)} + " size is invalid. " + "actual: " + resultSize + ", " + minCond + maxCond res } def minValid(min: Int, resultSize: Int): Boolean = if (min <= 0) true else min <= resultSize def maxValid(max: Int, resultSize: Int): Boolean = if (max <= 0) true else max >= resultSize val result = $term val size: Int = result.size require(minValid(${i(min)}, size) && maxValid(${i(max)}, size), msg(${i(min)}, ${i(max)}, size)) result """ ৚݅൑ఆΛࠩ͠ࠐΜͰ͍Δ requireͳͷͰ࣮ߦ࣌ྫ֎

82.

コンパニオンオブジェクトを自動で生成

83.

class MyClass(val n: Int, val s: String) object UnapplyApp
extends App { val target = new MyClass(n = 100, s = "hoge") }

84.

@Unapply class MyClass(val n: Int, val s: String) object
UnapplyApp extends App { val target = new MyClass(n = 100, s = "hoge") }

85.

@Unapply class MyClass(val n: Int, val s: String) object
UnapplyApp extends App { val target = new MyClass(n = 100, s = "hoge") target match { case MyClass(n, s) => println(s"$n, $s") case _ => sys.error("out!") } }

86.

100, hoge @Unapply class MyClass(val n: Int, val s:
String) object UnapplyApp extends App { val target = new MyClass(n = 100, s = "hoge") target match { case MyClass(n, s) => println(s"$n, $s") case _ => sys.error("out!") } }

87.

@compileTimeOnly("not expanded") class Unapply extends scala.annotation.StaticAnnotation { inline def
apply(defn: Any): Any = meta { defn match { // companion object exists case Term.Block( Seq(cls @ Defn.Class(_, name, _, ctor, _), companion: Defn.Object)) => val newCompanion = Unapply.insert(cls)(Some(companion)) Term.Block(Seq(cls, newCompanion)) // companion object does not exists case cls @ Defn.Class(_, name, _, ctor, _) => val newCompanion = Unapply.insert(cls)(None) Term.Block(Seq(cls, newCompanion)) case _ => println(defn.structure) abort("@Unapply must annotate a class.") } } } object Unapply extends CompanionMethodHelper { override protected val METHOD_NAME: String = "unapply" override protected def create(cls: Defn.Class)(companionOpt: Option[Defn.Object]): Defn.Def = { val (name, paramss) = (cls.name, cls.ctor.paramss) val argName = Term.Name("arg") val inputParam: Seq[Seq[Term.Param]] = { val param: Term.Param = Term.Param(Nil, argName, Some(name), None) (param :: Nil) :: Nil } val resultParam: Type = { val types: Seq[Type] = paramss.flatMap { _.collect { case Term.Param(_ :: Mod.ValParam() :: Nil, _, Some(typeArg), _) => // private val n: Int Type.Name(typeArg.syntax) case Term.Param(_ :: Mod.VarParam() :: Nil, _, Some(typeArg), _) => // private var n: Int Type.Name(typeArg.syntax) case Term.Param(Mod.ValParam() :: Nil, _, Some(typeArg), _) => // val n: Int Type.Name(typeArg.syntax) case Term.Param(Mod.VarParam() :: Nil, _, Some(typeArg), _) => // var n: Int Type.Name(typeArg.syntax) case x => println(s"invalid paramss: $paramss") abort(s"non-accessible constructor exists. `unapply` always returns None. cause => $x") }} val tupled = Type.Tuple(types) Type.Apply(Type.Name("Option"), tupled :: Nil) } val body: Term = { val select: Seq[Term.Select] = paramss.flatMap { _.map { param => Term.Select(argName, Term.Name(param.name.value)) } } Term.Block(q"Some((..$select))" :: Nil) } Defn.Def(Nil, Term.Name("unapply"), Nil, inputParam, Some(resultParam), body) } } private[petitviolet] trait CompanionMethodHelper { protected val METHOD_NAME: String protected def create(cls: Defn.Class)(companionOpt: Option[Defn.Object]): Defn.Def def insert(cls: Defn.Class)(companionOpt: Option[Defn.Object]): Defn.Object = { def method = create(cls)(companionOpt) companionOpt map { companion => val stats = companion.templ.stats getOrElse Nil if (alreadyDefined(stats)) companion else companion.copy(templ = companion.templ.copy(stats = Some(method +: stats))) } getOrElse { q"object ${Term.Name(cls.name.value)} { $method }" } } private def alreadyDefined(stats: Seq[Stat]): Boolean = stats.exists { _.syntax.contains(s"def $METHOD_NAME") } }

88.

class Unapply extends scala.annotation.StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any):
Any = meta { defn match { // companion object exists case Term.Block( Seq(cls @ Defn.Class(_, name, _, ctor, _), companion: Defn.Object)) => val newCompanion = Unapply.insert(cls)(Some(companion)) Term.Block(Seq(cls, newCompanion)) // companion object does not exists case cls @ Defn.Class(_, name, _, ctor, _) => val newCompanion = Unapply.insert(cls)(None) Term.Block(Seq(cls, newCompanion)) case _ => println(defn.structure) abort("@Unapply must annotate a class.") } } }

89.

class Unapply extends scala.annotation.StaticAnnotation { inline def apply(defn: Any):
Any = meta { defn match { // companion object exists case Term.Block( Seq(cls @ Defn.Class(_, name, _, ctor, _), companion: Defn.Object)) => val newCompanion = Unapply.insert(cls)(Some(companion)) Term.Block(Seq(cls, newCompanion)) // companion object does not exists case cls @ Defn.Class(_, name, _, ctor, _) => val newCompanion = Unapply.insert(cls)(None) Term.Block(Seq(cls, newCompanion)) case _ => println(defn.structure) abort("@Unapply must annotate a class.") } } } ίϯύχΦϯΦϒδΣΫτ͕͋Ε͹ Classఆ͕ٛTerm.BlockʹͳΔ ίϯύχΦϯΦϒδΣΫτ͕ͳ͚Ε͹ ClassఆٛͷΈ

90.

@compileTimeOnly("not expanded") class Unapply extends scala.annotation.StaticAnnotation { inline def
apply(defn: Any): Any = meta { defn match { // companion object exists case Term.Block( Seq(cls @ Defn.Class(_, name, _, ctor, _), companion: Defn.Object)) => val newCompanion = Unapply.insert(cls)(Some(companion)) Term.Block(Seq(cls, newCompanion)) // companion object does not exists case cls @ Defn.Class(_, name, _, ctor, _) => val newCompanion = Unapply.insert(cls)(None) Term.Block(Seq(cls, newCompanion)) case _ => println(defn.structure) abort("@Unapply must annotate a class.") } } } object Unapply extends CompanionMethodHelper { override protected val METHOD_NAME: String = "unapply" override protected def create(cls: Defn.Class)(companionOpt: Option[Defn.Object]): Defn.Def = { val (name, paramss) = (cls.name, cls.ctor.paramss) val argName = Term.Name("arg") val inputParam: Seq[Seq[Term.Param]] = { val param: Term.Param = Term.Param(Nil, argName, Some(name), None) (param :: Nil) :: Nil } val resultParam: Type = { val types: Seq[Type] = paramss.flatMap { _.collect { case Term.Param(_ :: Mod.ValParam() :: Nil, _, Some(typeArg), _) => // private val n: Int Type.Name(typeArg.syntax) case Term.Param(_ :: Mod.VarParam() :: Nil, _, Some(typeArg), _) => // private var n: Int Type.Name(typeArg.syntax) case Term.Param(Mod.ValParam() :: Nil, _, Some(typeArg), _) => // val n: Int Type.Name(typeArg.syntax) case Term.Param(Mod.VarParam() :: Nil, _, Some(typeArg), _) => // var n: Int Type.Name(typeArg.syntax) case x => println(s"invalid paramss: $paramss") abort(s"non-accessible constructor exists. `unapply` always returns None. cause => $x") }} val tupled = Type.Tuple(types) Type.Apply(Type.Name("Option"), tupled :: Nil) } val body: Term = { val select: Seq[Term.Select] = paramss.flatMap { _.map { param => Term.Select(argName, Term.Name(param.name.value)) } } Term.Block(q"Some((..$select))" :: Nil) } Defn.Def(Nil, Term.Name("unapply"), Nil, inputParam, Some(resultParam), body) } } private[petitviolet] trait CompanionMethodHelper { protected val METHOD_NAME: String protected def create(cls: Defn.Class)(companionOpt: Option[Defn.Object]): Defn.Def def insert(cls: Defn.Class)(companionOpt: Option[Defn.Object]): Defn.Object = { def method = create(cls)(companionOpt) companionOpt map { companion => val stats = companion.templ.stats getOrElse Nil if (alreadyDefined(stats)) companion else companion.copy(templ = companion.templ.copy(stats = Some(method +: stats))) } getOrElse { q"object ${Term.Name(cls.name.value)} { $method }" } } private def alreadyDefined(stats: Seq[Stat]): Boolean = stats.exists { _.syntax.contains(s"def $METHOD_NAME") } } • ίϯετϥΫλ͔ΒϑΟʔϧυ໊Λऔಘ • unapplyͷ࣮૷Ͱඞཁ • ίϯύχΦϯΦϒδΣΫτ͕ఆٛࡁΈ͔Ͳ͏͔ ΛνΣοΫ • ͋Ε͹unapplyͷ௥Ճ • ͳ͚Ε͹unapplyΛ࣋ͭίϯύχΦϯΦϒ δΣΫτΛఆٛ • annotationͨ͠ΫϥεΛίϯύχΦϯΦϒδΣ ΫτΛ࣋ͭΫϥεͰஔ͖׵͑Δ

91.

フィールドをinjection

92.

trait MyService { def double(i: Int): Int = i
* 2 } object MyServiceApp extends App { }

93.

* 2 } @MixIn[MyService](new MyService {}) object MyServiceApp extends App { println(myService.double(100)) }

94.


95.


96.

200 trait MyService { def double(i: Int): Int =
i * 2 } @MixIn[MyService](new MyService {}) object MyServiceApp extends App { println(myService.double(100)) }

97.

@compileTimeOnly("@MixIn not expanded") class MixIn[T](impl: T) extends scala.annotation.StaticAnnotation {
inline def apply(defn: Any): Any = meta { val (injectionType: Type.Name, impl: Term) = this match { case Term.New(Template(_, Seq( Term.Apply( Term.ApplyType(_, Seq(typeName)), Seq(implArg: Term.Arg) )), _, _)) => (typeName, implArg) case _ => println(this.structure) abort("invalid parameters") } // to inject a field has implementation val addField = MixIn.implementationToAdd(injectionType, impl) defn match { case cls@Defn.Class(_, _, _, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) cls.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case obj@Defn.Object(_, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) obj.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case trt@Defn.Trait(_, _, _, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) trt.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case _ => println(this.structure) abort("invalid annotating") } } } object MixIn { private[metas] def implementationToAdd(typeName: Type.Name, impl: Term): Defn.Val = { val fieldName = { val _tpeName = typeName.value val valName = _tpeName.head.toLower + _tpeName.tail Pat.Var.Term(Term.Name(valName)) } q"val $fieldName: $typeName = $impl" } }

98.

inline def apply(defn: Any): Any = meta { val (injectionType: Type.Name, impl: Term) = this match { case Term.New(Template(_, Seq( Term.Apply( Term.ApplyType(_, Seq(typeName)), Seq(implArg: Term.Arg) )), _, _)) => (typeName, implArg) case _ => println(this.structure) abort("invalid parameters") } // to inject a field has implementation val addField = MixIn.implementationToAdd(injectionType, impl) defn match { case cls@Defn.Class(_, _, _, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) cls.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case obj@Defn.Object(_, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) obj.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case trt@Defn.Trait(_, _, _, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) trt.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case _ => println(this.structure) abort("invalid annotating") } } } object MixIn { private[metas] def implementationToAdd(typeName: Type.Name, impl: Term): Defn.Val = { val fieldName = { val _tpeName = typeName.value val valName = _tpeName.head.toLower + _tpeName.tail Pat.Var.Term(Term.Name(valName)) } q"val $fieldName: $typeName = $impl" } } • annotationʹର͢ΔܕύϥϝʔλͱίϯετϥΫ λͷtreeΛऔಘ • annotationͨ͠Ϋϥεʹରͯ͠ϑΟʔϧυΛ௥Ճ • ϑΟʔϧυͷܕͱbodyʹલड़ͷ஋Λ༩͑Δ

99.

どうやるか

100.

QuasiQuotes

101.

だいたい QuasiQuotes でイケる

102.

• QuasiQuotes(準クォート)

103.

• QuasiQuotes(準クォート)

104.

• unapplyも可能

105.

• unapplyも可能

106.

• 変数として埋め込める

107.


108.


109.

• 頑張ってくれる

110.

• 頑張ってくれる

112.

• 優しい…？

113.

• 超えちゃいけないライン

114.

• QuasiQuotesは`q`だけじゃない • mod, param, t, tparam, etc. https://github.com/scalameta/scalameta/blob/master/notes/quasiquotes.md

115.

コンストラクタ/型パラメータ

116.

200 trait MyService { def double(i: Int): Int =
i * 2 } @MixIn[MyService](new MyService {}) object MyServiceApp extends App { println(myService.double(100)) }

117.


118.

class MixIn[T](impl: T) extends StaticAnnotation { inline def apply(defn:
Any): Any = meta { println(impl) defn } }

119.

Any): Any = meta { println(impl) defn } }

120.

コンストラクタの値は直接とれない

121.

Any): Any = meta { println(s"structure: ${this.structure}") defn } } @MixIn[MyService](new MyService {}) object MyServiceApp extends App { println(myService.double(100)) }

122.

Any): Any = meta { println(s"structure: ${this.structure}") defn } } @MixIn[MyService](new MyService {}) object MyServiceApp extends App { println(myService.double(100)) }

124.

Tͷܕ໊ ίϯετϥΫλ΁ͷҾ਺

125.

inline def apply(defn: Any): Any = meta { val (injectionType: Type.Name, impl: Term) = this match { case Term.New(Template(_, Seq( Term.Apply( Term.ApplyType(_, Seq(typeName)), Seq(implArg: Term.Arg) )), _, _)) => (typeName, implArg) case _ => println(this.structure) abort("invalid parameters") } …

126.

inline def apply(defn: Any): Any = meta { val (injectionType: Type.Name, impl: Term) = this match { case Term.New(Template(_, Seq( Term.Apply( Term.ApplyType(_, Seq(typeName)), Seq(implArg: Term.Arg) )), _, _)) => (typeName, implArg) case _ => println(this.structure) abort("invalid parameters") } … thisʹର͢ΔύλʔϯϚον ίϯετϥΫλͷ`impl`͸௚઀औΕͳ͍

127.

inline def apply(defn: Any): Any = meta { val (injectionType: Type.Name, impl: Term) = this match { case Term.New(Template(_, Seq( Term.Apply( Term.ApplyType(_, Seq(typeName)), Seq(implArg: Term.Arg) )), _, _)) => (typeName, implArg) case _ => println(this.structure) abort("invalid parameters") } … ܕύϥϝʔλɾίϯετϥΫλΛऔಘ

128.

inline def apply(defn: Any): Any = meta { val (injectionType: Type.Name, impl: Term) = this match { case Term.New(Template(_, Seq( Term.Apply( Term.ApplyType(_, Seq(typeName)), Seq(implArg: Term.Arg) )), _, _)) => (typeName, implArg) case _ => println(this.structure) abort("invalid parameters") } … ͏·͍͔͘ͳ͍࣌͸ println(this.structure)͢Δͱྑ͍ ίϯύΠϧ࣌ͷϝοηʔδͱͯ͠දࣔ͞ΕΔ

129.

辛いところ • QuasiQuotes補完効かない • 人間が頑張る • 知らないといけないことは多い • Tokenの種類とか一杯 •
メタプログラムとしては正しいが、適用すると壊れるパターンに弱い

130.

scalametaの内部的な話

131.

そういえば

132.

scalameta 何がいいの？

133.

今のマクロじゃだめなの？

134.

既存のマクロの問題点 • macro実装/コンパイラ内部の知識が必要になる • macroの実装を知っていないと名前解決に失敗したりする • 英数字でない名前をmangleしている、とか • シグネチャ •
macroのための実装を別に用意する • 同じ仮引数名にしないといけない • エコシステム • ツールのサポートが弱い http://docs.scala-lang.org/sips/pending/inline-meta.html

135.

ダメらしい

136.

scalameta • 同じインタフェースでより良くする • ぱっと見はおまじない的な記述が減った程度だが、内部のメカニズムは改善されている

137.

scalameta • 同じインタフェースでより良くする • ぱっと見はおまじない的な記述が減った程度だが、内部のメカニズムは改善されている • inline化 • metaキーワード

138.

inline化 class hello extends StaticAnnotation { inline def apply(defn:
Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } }

139.

inlineキーワード • インライン化 • コンパイル時に定数化 • 関数呼び出しを削除 • ちゃんと型チェックしていて推論も可能

140.

inlineキーワード • インライン化 • コンパイル時に定数化 • 関数呼び出しを削除 • ちゃんと型チェックしていて推論も可能 •
`@inline`アノテーションは保証しない • ベストエフォート的なやつ • deprecatedになる予定(?)

141.

metaキーワード class hello extends StaticAnnotation { inline def apply(defn:
Any): Any = meta { defn match { case d: Defn.Def => val newBody = q"""{ println("hello") ${d.body} }""" d.copy(body = newBody) case _ => abort("annotate only def") } } }

142.

metaキーワード • コンパイル時に実行するコードを決定 • スコープ内にscala.metaの機能を提供 • コンパイラが実行してASTを生成、置換

143.

scalametaはどういう造りになっているか

144.

アーキテクチャ • 分割されたAPI • stateless • syntactic • semantic •
操作と必要な状態に応じて分割されている

145.

Stateless API • 状態に依存しないAPI • コンパイル時でもランタイムでも関係なく使用可能なもの

146.

Stateless API • 状態に依存しないAPI • コンパイル時でもランタイムでも関係なく使用可能なもの object MetaApp
extends App { import scala.meta._ println(Term.Name("x")) }

147.

Syntactic API • 構文に関するAPI • QuasiQuotesやpretty print • 例えばScalaのバージョンが状態となる

148.

import scala.meta._ { import scala.meta.dialects.Scala211 "<hello />".parse[Term].get } { import scala.meta.dialects.Dotty "<hello />".parse[Term].get }

149.

import scala.meta._ { import scala.meta.dialects.Scala211 "<hello />".parse[Term].get } { import scala.meta.dialects.Dotty "<hello />".parse[Term].get } ੒ޭ ྫ֎ൃੜ

150.

Semantic API • 意味情報に関するAPI • 名前解決、型チェック、メンバの列挙など • `Mirror`を状態として受け取る • プログラム内で使用可能な定義/依存関係の
indexにあたるものをカプセル化したtrait • “semantic”な操作に必要となる

151.

object mirror { def show(str: String) = println(str) }

152.

object mirrorApp extends App { implicit val m = Mirror() m.sources.foreach { _.collect { case ref @ Term.Name("println") => println(s"symbol: ${ref.symbol}") }} }

153.

object mirrorApp extends App { implicit val m = Mirror() m.sources.foreach { _.collect { case ref @ Term.Name("println") => println(s"symbol: ${ref.symbol}") }} }

154.

object mirrorApp extends App { implicit val m = Mirror() m.sources.foreach { _.collect { case ref @ Term.Name("println") => println(s"symbol: ${ref.symbol}") }} } [info] symbol: _root_.scala.Predef.println(Ljava/lang/Object;)V. γϯϘϧ৘ใͷऔಘ

155.

3種類のAPI • stateless • いつでも使える • syntactic • 例えばコードフォーマッタ •
semantic • 例えばlinter

156.

今後の話

157.

その前に現状 • v1.8.0まではmacro annotationのみ • 色々とツールが作られている • http://scalameta.org/#BuiltwithScalameta • scalafmt:
コードフォーマッタ • syntacticな操作 • scalaﬁx: scalaの自動変換ツール(dotty化とか) • semanticな操作

158.

http://docs.scala-lang.org/ja/overviews/

159.

new-style macro

160.

new-style macro v1.8.0時点までの話

164.

scalaマクロの後釜を狙っていたが方向性を変えた

165.

scalamacros/scalamacros • scalametaとは別プロジェクトとして進行 • scalametaをベースとしている • new-style macro • 絶賛実装中/Dotty対応中

166.

サンプルコード置き場 • petitviolet/scalameta-prac • petitviolet/scala-logging • petitviolet/scala-acase

167.

目指すゴール • メタプログラミング怖くなくなる • コード読んでみようかなと思う • ちょっとやってみようかなって思う • scalametaやってみようかなって思う

168.

今後に期待しつつ scalametaを予習！

169.

@petitviolet

meta programming Scala

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