Recommandé
Contenu connexe
Tendances
Tendances (20)
En vedette
En vedette (20)
Similaire à C#でもメタプログラミングがしたい！！
Similaire à C#でもメタプログラミングがしたい！！ (20)
Plus de TATSUYA HAYAMIZU
Plus de TATSUYA HAYAMIZU (11)
C#でもメタプログラミングがしたい！！
- 4. 自己紹介 • H.N:Crest – Twitter @thayamizu – Blog http://d.hatena.ne.jp/Crest – 博士(情報学) • 職業：PG • 趣味：カラオケ・プログラミング・イラスト・読書 • よく使う言語：C++/VC++, C# わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 5. 自己紹介 • 勉強会・読書会やってます – Effective C++ 読書会 (終了) – Exceptional C++読書会(開催中) – 型システム入門読書会 (開催中) – 来年はVisualStudioハッカソン倶楽部で playgroundハッカソンやります わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 9. メタって? • メタ(meta - ) – 語源はギリシャ語のmeta – から – 高次の～，超～，～の間などの意味がある • レベルの変化を示すのに使われる – 物理学(physics)→形而上学(meta-physics) – 心理学(psychology)→超心理学(metapsychology) わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 10. メタプログラムとメタプログラミング • メタプログラム – 他のプログラムや自分自身を記述したり操作する プログラム – プログラムからプログラムを生成したり加工する ようなプログラム • メタプログラミング – 上のようなプログラムを作成する行為 – メタプラグラムをプログラミングすること わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 11. メタプログラムの例 • メタプログラムの例 – プログラムジェネレータ – コンパイラ，インタプリタ – マクロ – オプティマイザ – リファクタリングツール わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 12. なんだか難しそう・・ (´・ω・｀) わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 15. モチベーション • システムの環境変化に合わせて調整したい – システムの負荷に合わせたスケジューリングや キャッシュシステムの自動的な修正 – 新しい環境へデプロイする前に必要なアダプタを 自動生成する能力 わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 16. メタプログラミングの利点 • システムが環境に合わせて適応できる能力を 順応性(Adaptivity)という – 興味深いことに，システムの順応性は実行時限 定されません – プログラムのビルド時に環境に適合するようなラ イブラリコードは実現可能 • メタプログラミングは，このような順応性 (Adaptivity)の高いシステムを作るための手 段の一つ わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 17. メタプログラミングのための機能 • 実行時型情報(RunTime Type Information, RTTI) – GetType，typeof • Template, Generics – 型をパラメタライズするメカニズム – 型に依存しないコンテナやアルゴリズムの実装が可能 • マクロ – C++のマクロはテキスト置換なので結構なんでもできる – C#ではプリプロセッサは用意されているものの，マクロ機 能は言語的に存在してない わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 18. メタプログラミングのための機能 • リフレクション(reflection) – プログラムが実行中にその状態を表現するデー タとして自分自身を操作できる機能 • 型名の取得，メソッド・フィールド情報の取得・設定 • イントロスペクション(introspection) – プログラム自身の状態を解析するメカニズム • リアフィケーション(reification) – プログラム自身の状態をデータとして符号化する メカニズム わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 19. まとめ • メタプログラミングとはプログラムを編集・加工 するプログラムを作成する行為 • これにより，移植性・順応性が高く，環境の変 化に応じて動的に修正可能なプログラム – 実際の事例も幾つか存在する(GMCLなど) – しかし，あくまで理論上であって実際のビジネスに 応用するにはかなり難度が高い わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 21. C++におけるメタプログラミング • C++で行われるメタプログラミング手法は現 在主に3つある – CPP( C PreProcessor ) を使ったプリプロセス時 メタプログラミング – Templateを使ったコンパイル時メタプログラミン グ – Constexprを使ったコンパイル時メタプログラミン グ わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 22. CPPメタプログラミング • C プリプロセッサを用いた技法 – 現在も使われている – やっていることはテキスト置換による強引な置換 処理 – その昔，Generic.hというのがあって今で言う std::stack，std::vector相等のコンテナとかが提 供されていたらしい わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 23. Template メタプログラミング • Templateを使ったメタプログラミング技法が 主流 – 特殊化・部分特殊化を活用して，コンパイル時の 型情報を基にメタプログラミング – この技法をtemplate metaprogrammingという • チューリング完全である – すべての制御構造を表現できる – 繰り返しは再帰 – 条件分岐はtemplateの特殊化で実現可能 わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 24. Constexpr メタプログラミング • constexprはコンパイル時定数を明示するキー ワード – const = readonly – constexpr = const • C++11から導入されたconstexprを使ったメタプ ログラミグ技法 – GCC，CLANGではサポート済み – 残念ながらVisual Studio 2013ではまだ提供されて いない．Visual Studio 2013 CTPで提供予定らしい – C++14では制限が緩和されるので，また新しく技法が 出てくるかも わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 25. Template メタプログラミングの例 • templateを使った制御構造の実装例 – Template再帰による繰り返し構造 – 特殊化による分岐制御 • メタ関数の例 – コンパイル時定数に基づく型の選択 – コンパイル時計算 わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 26. まとめ • コンパイル時/プリプロセス時におけるパラ メータを使った，静的な多態性に基づくメタプ ログラミング • 再帰上限など翻訳単位などいくつかの制限は あるもののかなり高度なことが実現可能 – コンパイル時にほとんどのアルゴリズムが解ける わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 28. C#におけるメタプログラミング • 言語機能で提供されている機能はC++に比 べると貧弱 • しかし，BCLや外部ツールでメタプログラミン グするためのツールが用意されている – Reflection，dynamic – Expression Tree, CodeDom – T4, Roslyn わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 29. リフレクション • .NET のプログラムには – コード・データ以外に，「プログラムの情報を表現 する」メタデータが含まれている • メタデータとは – プログラム自身を表すデータ • 型，メソッド，アセンブリなどの情報 – NET Framework 自体が自己記述的であるため， 豊富なメタデータが付与できる わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 30. リフレクションでできること • Reflectionでできること＝メタデータの操作 – 任意の型の列挙 – アセンブリの動的ロード – メソッド，カスタム属性，フィールドの操作 – Etc. わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 31. dynamic • 動的型付けのキーワード – コンパイル時にメンバー情報がわからない型への メンバーアクセスが可能 – 変数宣言の型のところに dynamic キーワード – dynamic keyword は context sensitive keywordであるため，変数宣言のステートメントで のみ有効 • var キーワードと似ているが，型解決されるタ イミングが違う – varはコンパイル時，dynamicは実行時 わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 32. dynamic • 遅延バインド(late binding) – DLR との連携で有効 • ダックタイピング(duck typing) – XML や JSON などスキーマの緩いデータとの連 携で有効 • ジェネリクス利用時の静的メソッド呼び出し • 多重ディスパッチ • Etc. わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 33. Dynamicのメカニズム • C# の dynamic は、「型が動的」というより「静的 な型を動的に生成」と言った方が正確 – 実行時の動的コード生成を使って実現されている – ILを確認するとわかりやすい • dynamic 型の変数に格納されたインスタンスの 型に応じて、以下のいずれかのコードが生成さ れる – .NETオブジェクト – COM オブジェクト – 動的にカスタマイズされるオブジェクト わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 34. 動的なアセンブリのロード • アセンブリを動的にロードして呼び出す • 後からモジュールの挿入が可能 – 機能追加・拡張しやすい • 同じアプリケーション ドメインに相手がいれば、 通信のオーバーヘッドは無くすことができる • サンプル わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 35. リフレクションによる型の列挙 • 該当する型のみを列挙 • 実行時に動的にメンバを操作する • サンプル わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 36. T4 Text Template • コード生成ツール – VisualStudio Professional 以上は標準でサポー トされている – テキストテンプレート(*.tt) • ASP.NETと似た構造のテンプレートファイル に書かれた内容からテキストファイルを生成 せることができる – 設定ファイルやテストデータの生成 – プログラムコードの生成 わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 37. <#@ template debug="false" hostspecific="false" language="C#" #> <#@ assembly name="System.Core" #> <#@ import namespace="System.Linq" #> <#@ import namespace="System.Text" #> <#@ import namespace="System.Collections.Generic" #> <#@ output extension=".txt" #> <# for(int i = 0; i < 4; i++) { #> The square of <#= i #> is <#= Square(i+1) #>. <# } #> That is the end of the list. <#+ private int Square(int i) { return i*i; } わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 38. Roslyn • Compiler as a Service – 2008年のMS Developer ConferenceでAnders HelsbergがC#の将来について述べた – コンパイラのブラックボックス機能を外部デベロッ パに提供する – コンパイラのAPIを公開したもの • 安定してきてるらしい→近いうちに正式リリー ス？ わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 39. Roslyn • Compilers, Scripting Layer • Service Layers • Editor Service Layers わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 41. Conclusion • 言語機能ではC++に劣るものの，Reflection を使ってメタデータを操作することができる • T4やRoslynなどの補助ツールが存在するた め大抵のことができるみたいです • 今回紹介したのは，本当にごくごく一部です． 是非研究してみてください わんくま同盟 大阪勉強会 #57
- 42. Reference • • • • • • ジェネレーティブプログラミング メタプログラミング .NET プログラミング.NET Framework プログラミング C# 計算機プログラムの構造と解釈 MSDN わんくま同盟 大阪勉強会 #57