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

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/  

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  

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  

メタプログラミングってなに？  

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  

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  

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！  

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  

Scalaで出来る メタプログラミング  

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

 

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(); } 

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 

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 

 

• 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 

• 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 

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] } 

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] } 

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] } 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"))) } } 

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] } 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"))) } } 

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] } 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"))) } } 

 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") 

 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 

 

 

scalameta  

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/  

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/  

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/  

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/  

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/  

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  

今のうちに やっておくしかない  

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

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  

scalametaの 使い方  

scalametaの 使い方 (v1.8.0)  

どんな感じで使えるか  

 

 QuasiQuotes(ޙͰ 

 

 

 

 

 

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

@hello?  

 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") } } } 

 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") } } } scala.metaͷimport 

 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") } } } annotation༻ͷclassͰ͢Αએݴ 

 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") } } } ࣮ߦ͞ΕΔapplyؔ਺ 

 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") } } } annotationͨ͠ର৅ 

 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") } } } ASTͷॻ͖׵͑ 

 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") } } } ৽͍͠AST 

 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") } } } def͡Όͳ͚Ε͹ࣦഊ 

 @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") } } } 

 @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") } } } 

 • IntelliJは展開してくれる Before 

 • IntelliJは展開してくれる Before After 

 • IntelliJは展開してくれる Before After 

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

 • 別のBlockとして認識されているので動く 

要するに  

annotationした対象の ASTを書き換えられる  

ユースケース  

scalametaを使うと 例えば何が出来るのか  

メソッドの実行時間を計測  

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

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

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

 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!") } } } 

 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!") } } } લޙͰ࣌ؒऔಘ 

 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!") } } } ग़ྗ͍ͯ͠Δ͚ͩ 

annotationでValidation  

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

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

 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 

 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 """ 

 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֎ 

コンパニオンオブジェクトを 自動で生成  

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

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

 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!") } } 

 @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") } } 

 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.") } } } 

 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 

 @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 

フィールドをinjection  

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

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

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

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

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

 @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 [email protected](_, _, _, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) cls.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case [email protected](_, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) obj.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case [email protected](_, _, _, _, 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" } } 

 @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 [email protected](_, _, _, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) cls.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case [email protected](_, _, template) => val templateStats: Seq[Stat] = addField +: template.stats.getOrElse(Nil) obj.copy(templ = template.copy(stats = Some(templateStats))) case [email protected](_, _, _, _, 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 

どうやるか  

QuasiQuotes  

だいたい QuasiQuotes でイケる  

• QuasiQuotes(準クォート)  

• QuasiQuotes(準クォート)  

• unapplyも可能  

• unapplyも可能  

• 変数として埋め込める  

• 変数として埋め込める  

• 変数として埋め込める  

• 頑張ってくれる  

• 頑張ってくれる  

 

• 優しい…？  

• 超えちゃいけないライン  

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

コンストラクタ/型パラメータ  

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

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

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

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

コンストラクタの値は 直接とれない  

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

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

 

 Tͷܕ໊ ίϯετϥΫλ΁ͷҾ਺ 

 @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") } … 

 @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") } … thisʹର͢ΔύλʔϯϚον ίϯετϥΫλͷ`impl`͸௚઀औΕͳ͍ 

 @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") } … ܕύϥϝʔλɾίϯετϥΫλΛऔಘ 

 @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") } … ͏·͍͔͘ͳ͍࣌͸ println(this.structure)͢Δͱྑ͍ ίϯύΠϧ࣌ͷϝοηʔδͱͯ͠දࣔ͞ΕΔ 

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  

scalametaの 内部的な話  

そういえば  

scalameta 何がいいの？  

今のマクロじゃだめなの？  

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 

ダメらしい  

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  

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  

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") } } } 

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(?)  

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") } } } 

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  

scalametaは どういう造りになっているか  

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  

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  

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")) } 

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  

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

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

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  

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

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

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

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

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  

今後の話  

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  

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

new-style macro  

new-style macro  v1.8.0時点までの話 

 

 

 

 scalaマクロの後釜を 狙っていたが方向性を変えた 

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  

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

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  

今後に期待しつつ scalametaを予習！  

 @petitviolet