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Roslyn とその活用法 .NET ラボ 2022/09/24 何縫ねの。
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自己紹介 1 • 所属: NTTコミュニケーションズ イノベーションセンター • 趣味: C#, OSS, ドール, 一眼(α7 IV) 何縫ねの。 nenoNaninu nenoMake ブログ https://blog.neno.dev その他 https://neno.dev
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Roslyn 2
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Roslyn 3 • .NET Compiler Platform • Compiler as a Service • C#で書かれた、C#コンパイラ • Compiler API が生えている。 https://github.com/dotnet/roslyn Roslyn C# の観点からみれば
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Roslyn 4 Compiler API ?
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Roslyn 5 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成
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Roslyn 6 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成
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Roslyn 7 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成
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Roslyn 8 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成
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Roslyn 9 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成
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Roslyn 10 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成
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Roslyn 11 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 構文解析時点では、 intという文字列
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Roslyn 12 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 文字列ではなく、 intという”型”である意味を解析 構文解析時点では、 intという文字列
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Roslyn 13 コンパイラのお仕事 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 MSILを出力
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Roslyn 14 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 Compiler API コンパイラのお仕事
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Roslyn 15 なにが嬉しいの？
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Roslyn 16 ソースコードを入力とした プログラムが作れる
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 17 Compiler APIを通して出来る事。
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Roslyn 18 Compiler APIを通して出来る事。 • Source Generator • Analyzer • Console App
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 19 Compiler APIを通して出来る事。 Roslyn 組み込みの機能
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 20 Compiler APIを通して出来る事。 Roslyn 組み込みの機能 Roslyn を普通の ライブラリとして使用
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 21 Compiler APIを通して出来る事。 Roslyn 組み込みの機能 Roslyn を普通の ライブラリとして使用 活用例(OSS)と共に紹介
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 22 Compiler APIを通して出来る事。 Roslyn 組み込みの機能 Roslyn を普通の ライブラリとして使用 活用例(OSS)と共に紹介
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Roslyn : Console App 23 Server (C#) Client (TypeScript) https://blog.neno.dev/entry/2022/03/31/213837
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Roslyn : Console App 24 Server (C#) Client (TypeScript) https://blog.neno.dev/entry/2022/03/31/213837
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Roslyn : Console App 25 Server (C#) Client (TypeScript) JSON https://blog.neno.dev/entry/2022/03/31/213837
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Roslyn : Console App 26 Server (C#) Client (TypeScript) JSON https://blog.neno.dev/entry/2022/03/31/213837
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Roslyn : Console App 27 Server (C#) Client (TypeScript) JSON https://blog.neno.dev/entry/2022/03/31/213837 両方手書き？
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Roslyn : Console App 28 Server (C#) Client (TypeScript) JSON Server側を変更したらClient側は コンパイルエラー吐いて欲しい https://blog.neno.dev/entry/2022/03/31/213837 両方手書き？
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Roslyn : Console App 29 JSON 両方手書き？ Server (C#) Client (TypeScript) https://blog.neno.dev/entry/2022/03/31/213837 Server側を変更したらClient側は コンパイルエラー吐いて欲しい
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Roslyn : Console App 30 JSON 両方手書き？ Client (TypeScript) Server (C#) https://blog.neno.dev/entry/2022/03/31/213837 Server側を変更したらClient側は コンパイルエラー吐いて欲しい
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Roslyn : Console App 31 JSON Client (TypeScript) Server (C#)
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Roslyn : Console App 32 JSON C#からTypeScriptに トランスパイルできればいいのでは？ Server (C#) Client (TypeScript)
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Roslyn 33 つくりました
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Roslyn 34 Roslyn を活用して！
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Roslyn : Console App 35 • C#の型定義からTypeScriptの型定義を 生成するConsole App • Roslynで意味解析まで行い、対象の型の 名前、メンバの型/名前等を 読み取ってTypeScriptコードを生成。 • シリアライザによって生成する型を 適切に調整 $ tapper --project path/to/Xxx.csproj --output generated https://github.com/nenoNaninu/Tapper Tapper
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Roslyn : Console App 36 • C#の型定義からTypeScriptの型定義を 生成するConsole App • Roslynで意味解析まで行い、対象の型の 名前、メンバの型/名前等を 読み取ってTypeScriptコードを生成。 • シリアライザによって生成する型を 適切に調整 $ tapper --project path/to/Xxx.csproj --output generated https://github.com/nenoNaninu/Tapper Tapper Attributeをアノテーションするだけ
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Roslyn : Console App 37 • C#の型定義からTypeScriptの型定義を 生成するConsole App • Roslynで意味解析まで行い、対象の型の 名前、メンバの型/名前等を 読み取ってTypeScriptコードを生成。 • シリアライザによって生成する型を 適切に調整 $ tapper --project path/to/Xxx.csproj --output generated https://github.com/nenoNaninu/Tapper Tapper Attributeをアノテーションするだけ JSON/MsgPack 対応
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Roslyn : Console App 38 • C#の型定義からTypeScriptの型定義を 生成するConsole App • Roslynで意味解析まで行い、対象の型の 名前、メンバの型/名前等を 読み取ってTypeScriptコードを生成。 • シリアライザによって生成する型を 適切に調整 $ tapper --project path/to/Xxx.csproj --output generated https://github.com/nenoNaninu/Tapper Tapper Attributeをアノテーションするだけ 1コマンド！ JSON/MsgPack 対応
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Roslyn : Console App 39 Tapper
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Roslyn : Console App 40 詳細な JSDoc どの C# 型由来か一目瞭然 Tapper
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Roslyn : Console App 41 詳細な JSDoc どの C# 型由来か一目瞭然 Tapper TypeScript での number が int か float かで迷わない！
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Roslyn : Console App 42 • ユーザー定義型がネストしたら？ Tapper https://github.com/nenoNaninu/Tapper
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Roslyn : Console App 43 • ユーザー定義型がネストしたら？ Tapper https://github.com/nenoNaninu/Tapper Attributeがアノテーション されてる型の中で ユーザ定義型が使われている
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Roslyn : Console App 44 • ユーザー定義型がネストしたら？ Tapper https://github.com/nenoNaninu/Tapper Attributeがアノテーション されてる型の中で ユーザ定義型が使われている 中で使われる型にも Attributeを アノテーションする 必要がある
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Roslyn : Console App 45 • ユーザー定義型がネストしたら？ Tapper https://github.com/nenoNaninu/Tapper Attributeがアノテーション されてる型の中で ユーザ定義型が使われている 中で使われる型にも Attributeを アノテーションする 必要がある Attributeなので コンパイル時に 制約出来ない。 →ランタイムエラー？
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 46 Compiler APIを通して出来る事。
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 47 Compiler APIを通して出来る事。
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Roslyn: Analyzer 48 Attribute を アノテーションするのが 正しい使い方
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Roslyn: Analyzer 49 Attribute を アノテーションするのが 正しい使い方
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Roslyn: Analyzer 50 Attribute を アノテーションするのが 正しい使い方 メンバの型に Attribute が付いてないぞ～ と教えてくれる
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Roslyn: Analyzer 51 Attribute を アノテーションするのが 正しい使い方 メンバの型に Attribute が付いてないぞ～ と教えてくれる CLI で実行時エラー！ みたいな状況を防げる
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 52 Compiler APIを通して出来る事。
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• Source Generator • Analyzer • Console App Roslyn 53 Compiler APIを通して出来る事。
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Roslyn: Source Generator 54 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 Source Generator とは
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Roslyn: Source Generator 55 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 Source Generator とは Compilation を取得
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Roslyn: Source Generator 56 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 Source Generator とは Compilation を取得 構文木/意味モデルなどが 全て含まれている
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Roslyn: Source Generator 57 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 Source Generator とは https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/roslyn-sdk/source-generators-overview Compilation を取得 構文木/意味モデルなどが 全て含まれている
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Roslyn: Source Generator 58 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 Source Generator とは Compilation を取得 https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/roslyn-sdk/source-generators-overview 動的コード生成 IL Generator Expression Tree (Reflection) 構文木/意味モデルなどが 全て含まれている
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Roslyn: Source Generator 59 字句解析 構文解析 意味解析 コード生成 Source Generator とは Compilation を取得 https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/roslyn-sdk/source-generators-overview 構文木/意味モデルなどが 全て含まれている 8割くらいは Source Generator で代替 動的コード生成 IL Generator Expression Tree (Reflection)
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Roslyn: Source Generator 60 • interface ISourceGenerator • 全ソースコードを探索 → 必要箇所を収集 → コード生成 .NET 5 .NET 6 • interface IIncrementalGenerator • ソースコードの変更を検知 → 変更箇所が必要箇所か検査 → 必要箇所だった場合のみ コード生成のロジックが発火
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Roslyn: Source Generator 61 • interface ISourceGenerator • 全ソースコードを探索 → 必要箇所を収集 → コード生成 .NET 5 .NET 6 • interface IIncrementalGenerator • ソースコードの変更を検知 → 変更箇所が必要箇所か検査 → 必要箇所だった場合のみ コード生成のロジックが発火 IDE で一文字変更毎に 全ソース探索/コード生成が実行され 開発体験が厳しかった
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Roslyn: Source Generator 62 • interface ISourceGenerator • 全ソースコードを探索 → 必要箇所を収集 → コード生成 .NET 5 .NET 6 • interface IIncrementalGenerator • ソースコードの変更を検知 → 変更箇所が必要箇所か検査 → 必要箇所だった場合のみ コード生成のロジックが発火 IDE で一文字変更毎に 全ソース探索/コード生成が実行され 開発体験が厳しかった IDE フレンドリー！ 書き心地も向上！
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Roslyn: Source Generator 63 • IIncrementalGenerator
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Roslyn: Source Generator 64 • IIncrementalGenerator ①変更箇所のコード生成に必要かの検証 ②実際にコード生成するための処理 のパイプラインを Rx ライクに記述
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Roslyn: Source Generator 65 • IIncrementalGenerator ①変更箇所のコード生成に必要かの検証 ②実際にコード生成するための処理 のパイプラインを Rx ライクに記述 詳細は後述
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Roslyn: Source Generator 66 • 双方向のリアルタイム通信機能を提供する RPC ライブラリ • WebSocket が繋がらなくても大丈夫！ • .NET Core移行時に実装を大幅に改良、現在も機能追加がされ続けている。 • 認証認可が .NET Core 3.1 で組み込まれたり。.NET 7 でも新機能が予定されてる。 • ASP.NET Core 組み込み。 • リポジトリ的にも ASP.NET Core の中。 • Blazor Server とかでも使われている。 SignalR とは https://github.com/dotnet/aspnetcore/tree/main/src/SignalR
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Roslyn: Source Generator 67 • Hubの method をinvokeする際 / Client の method を登録をする際、 • ①method 指定が文字列で辛い。 • ②引数/返り値の型を手動で与える必要があり辛い。 SignalR の問題点 https://github.com/dotnet/aspnetcore/tree/main/src/SignalR
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Roslyn: Source Generator 68 SignalR の問題点 https://github.com/dotnet/aspnetcore/tree/main/src/SignalR タイポ怖い 変更に追従させるの大変 • Hubの method をinvokeする際 / Client の method を登録をする際、 • ①method 指定が文字列で辛い。 • ②引数/返り値の型を手動で与える必要があり辛い。
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Roslyn: Source Generator 69 SignalR の問題点 https://github.com/dotnet/aspnetcore/tree/main/src/SignalR タイポ怖い 変更に追従させるの大変 Source Generator を活用して解決！ • Hubの method をinvokeする際 / Client の method を登録をする際、 • ①method 指定が文字列で辛い。 • ②引数/返り値の型を手動で与える必要があり辛い。
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Roslyn: Source Generator 70 TypedSignalR.Client https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client
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Roslyn: Source Generator 71 TypedSignalR.Client server 側は interface で 強く型付け出来る。 一方 client 側は… https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client
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Roslyn: Source Generator 72 TypedSignalR.Client Before https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client server 側は interface で 強く型付け出来る。 一方 client 側は…
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Roslyn: Source Generator 73 TypedSignalR.Client Before https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client server 側は interface で 強く型付け出来る。 一方 client 側は…
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Roslyn: Source Generator 74 TypedSignalR.Client Before After https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client server 側は interface で 強く型付け出来る。 一方 client 側は…
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Roslyn: Source Generator 75 TypedSignalR.Client Before After https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client 型引数に渡された interface を 実装した class を内部で生成 server 側は interface で 強く型付け出来る。 一方 client 側は…
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Roslyn: Source Generator 76 TypedSignalR.Client Before After 型引数に渡された interface で 定義されている全methodを connection に bind する コードを内部で生成 https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client 型引数に渡された interface を 実装した class を内部で生成 server 側は interface で 強く型付け出来る。 一方 client 側は…
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Roslyn: Source Generator 77 • 仕様に従ってない場合 • 型引数に interface 以外を渡している • interfaceに property, 不正な返り値/引数のmethod 等 TypedSignalR.Client コンパイルエラー！ 詳細なエラーメッセージ ライブラリの仕様を知らなくても正しく使える! さらば ランタイムエラー！
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Roslyn: Source Generator 78 https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client/blob/v3.1.1/src/TypedSignalR.Client/SourceGenerator.cs
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Roslyn: Source Generator 79 https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client/blob/v3.1.1/src/TypedSignalR.Client/SourceGenerator.cs 事前に必要なコードを一度だけ生成 TypedSignalR.Client の場合は 拡張メソッドなど
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Roslyn: Source Generator 80 事前に必要なコードを一度だけ生成 TypedSignalR.Client の場合は 拡張メソッドなど 変更箇所に対する検証/整形などの パイプラインを Rx ライクに記述 https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client/blob/v3.1.1/src/TypedSignalR.Client/SourceGenerator.cs
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Roslyn: Source Generator 81 事前に必要なコードを一度だけ生成 TypedSignalR.Client の場合は 拡張メソッドなど 変更箇所に対する検証/整形などの パイプラインを Rx ライクに記述 https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client/blob/v3.1.1/src/TypedSignalR.Client/SourceGenerator.cs 構築したパイプラインを使って コードを生成/登録
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Roslyn 82 TypedSignalR.Client C# の SignalR client のためのもの
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Roslyn 83 TypeScript 版も欲しい
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 84 • C#のinterfaceを解析 → TypeScriptで強く型付けされた SignalR clientを提供 TypedSignalR.Client.TypeScript $ dotnet tsrts --project path/to/Xxx.csproj --output generated https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client.TypeScript
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 85 • C#のinterfaceを解析 → TypeScriptで強く型付けされた SignalR clientを提供 TypedSignalR.Client.TypeScript $ dotnet tsrts --project path/to/Xxx.csproj --output generated https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client.TypeScript Attribute を アノテーションするだけ Attribute を アノテーションするだけ
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 86 • C#のinterfaceを解析 → TypeScriptで強く型付けされた SignalR clientを提供 TypedSignalR.Client.TypeScript $ dotnet tsrts --project path/to/Xxx.csproj --output generated https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client.TypeScript Attribute を アノテーションするだけ Attribute を アノテーションするだけ 1 コマンド！
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 87 TypedSignalR.Client.TypeScript Before
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 88 TypedSignalR.Client.TypeScript Before After
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 89 TypedSignalR.Client.TypeScript Before After
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 90 TypedSignalR.Client.TypeScript Before After 型指定さえすれば テンプレートはエディタ が吐き出してくれる
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 91 TypedSignalR.Client.TypeScript Before After 型指定さえすれば テンプレートはエディタ が吐き出してくれる 文字列 つかってるじゃん？
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 92 TypedSignalR.Client.TypeScript Before After 文字列 つかってるじゃん？
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 93 TypedSignalR.Client.TypeScript Before After 文字列 つかってるじゃん？ string literal type で overload してるので大丈夫。 Intellisense もバッチリ
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Roslyn: Console App + Code Analyzer 94 メソッド定義に Tapper の Attribute が付いてない型を 使っていた場合に警告 https://github.com/nenoNaninu/TypedSignalR.Client.TypeScript#analyzer TypedSignalR.Client.TypeScript は Tapper 内蔵してこれを解決 SignalR の hub/receiver method で ユーザ定義型を使いたい
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まとめ 95 • Source Generator • C# コードを解析してC# コードを生成！以下の要望をストレートに解決！ • 動的コード生成しないと厳しいな～ • ボイラーコード大量に発生するな～ • Analyzer • 型で制約できない事はAnalyzerで制約！リアルタイムに発見！ • Tapperのように外部ツール都合のAttributeの使い方を矯正 • このAPI使うな！この返り値を捨てるな！とか、使い道はいろいろ。 • 頑張れば code fix も • Console App • C# コードと連携する他言語(TypeScript等)をより快適に！ • ぶっちゃけなんでもできます！やりたい放題！ Roslyn を使う事で C# コードを入力として、アレコレ出来る！