Swift2.x を Scala からみる

Swift2.xを Scalaから見る

1

安達勇一クラスメソッド株式会社2015年11月11日

Ⓒ Classmethod, Inc.

2

安達　勇一• 2013/12 入社

• TwitterID: @UsrNameu1

• Github: https://github.com/UsrNameu1

• Blog: http://dev.classmethod.jp/author/yad

• ここ半年はサーバーサイドメイン

https://github.com/UsrNameu1

http://dev.classmethod.jp/author/yad

Topics for today

• ミックスイン

• 正格評価・遅延評価

• 変位指定

3Ⓒ Classmethod, Inc.

Topics for today



• 変位指定


ミックスイン• ミックスイン

• 抽象インターフェイス

• デフォルト実装

• ミックスイン対象制限


ミックスイン


• ミックスイン(mix-in)とは？

クラスが「本来の型」に加えて、なんらかの任意の振る舞いを提供していることを宣言するために、クラスが実装する型

Bloch(2008)　“Effective Java 2nd edition”






抽象インターフェイス(Scala)


• traitは抽象インターフェイスをサポートしている

trait AbstractTrait { type DataType val constant: DataType var variable: DataType def method(): DataType}

Scala code

抽象インターフェイス(Scala)


• traitは抽象インターフェイスをサポートしている

trait AbstractTrait { type DataType val constant: DataType var variable: DataType def method(): DataType}

抽象型メンバー、定数、変数、メソッドが定義できるScala code

抽象インターフェイス(Swift)


• protocolは抽象インターフェイスをサポートしている protocol AbstractProtocol { typealias DataType var constant: DataType { get } var variable: DataType { get set } func method() -> DataType init(t: DataType) subscript(i: Int) -> DataType { get } func + (lhs: DataType, rhs: DataType) -> DataType}

Swift code

抽象インターフェイス(Swift)


• protocolは抽象インターフェイスをサポートしている protocol AbstractProtocol { typealias DataType var constant: DataType { get } var variable: DataType { get set } func method() -> DataType init(t: DataType) subscript(i: Int) -> DataType { get } func + (lhs: DataType, rhs: DataType) -> DataType} 抽象型メンバー、プロパティ、メソッド、イニシャライザ

サブスクリプト、演算子が定義できる

Swift code






デフォルト実装(Scala)


• traitはデフォルト実装をサポートしている

trait AbstractTrait { type DataType = String val constant: DataType = “aa” var variable: DataType = “aaa” def method(): DataType = { “aaaa” }}

Scala code

デフォルト実装(Scala)


• traitはデフォルト実装をサポートしている

trait AbstractTrait { type DataType = String val constant: DataType = “aa” var variable: DataType = “aaa” def method(): DataType = { “aaaa” }}

デフォルトの実装をtraitの各メンバーに対して定義できるScala code

デフォルト実装(Swift 2.x)


• protocol extensionはデフォルト実装をサポートしている

extension AbstractProtocol { typealias DataType = String var constant: DataType { return “a” } func method() -> DataType { return “aa” }}

Swift code

デフォルト実装(Swift 2.x)


• protocol extensionはデフォルト実装をサポートしている

extension AbstractProtocol { typealias DataType = String var constant: DataType { return “a” } func method() -> DataType { return “aa” }}

デフォルトの実装をprotocolの各メンバーに対して定義できるSwift code






ミックスイン対象制限(Scala)


• traitは自分型アノテーションで継承の対象になる型を限定できる

trait AbstractTrait { self: SomeClass => def method(): String = { “aaaa” }}

Scala code

ミックスイン対象制限(Scala)


• traitは自分型アノテーションで継承の対象になる型を限定できる

trait AbstractTrait { self: SomeClass => def method(): String = { “aaaa” }}

Scala code

ミックスインの対象になる型をSomeClassに限定できる →AbstractTraitはSomeClassと　そのサブ型からしか継承できない

ミックスイン対象制限(Swift 2.x)


• protocol extensionのSelfへの制約によってデフォルト実装が使える継承の対象となる型を制限できる

extension AbstractProtocol where Self: SomeClass { func method() -> String { return “aa” }}

Swift code





デフォルトの実装を使える型はSomeClassとそのサブ型のみSwift code





デフォルトの実装を使える型はSomeClassとそのサブ型のみSwift code

See also→ http://www.slideshare.net/UsrNameu1/swift2-protocol-extension

http://www.slideshare.net/UsrNameu1/swift2-protocol-extension

ミックスインのまとめ


Scala Swift

抽象インターフェイス

デフォルト実装

ミックスイン対象型への制約

trait protocol

trait protocol extension

traitでの自分型アノテーション

protocol extensionでの Self への制約

Topics for today



• 変位指定


正格評価・遅延評価• 正格評価・遅延評価

• lazy修飾子

• 遅延引数

• 遅延コレクション


正格評価・遅延評価


• 評価(evaluation) とは？

式から値を計算し、取り出す操作





let a = 1 + 1Swift code





let a = 1 + 1

1 + 1という式から2を計算し、取り出す

Swift code





let a = 1 + 1

1 + 1という式から2を計算し、取り出す

a という名前の定数に代入するSwift code



• 正格評価(strict evaluation) とは？

　評価結果が使用されるタイミングに関係なく　即時に行われる評価のこと

func add(a: Int, _ b: Int) -> Int { return a + b}struct Component { let c = add(1, 1)}

Swift code



• 正格評価(strict evaluation) とは？

　評価結果が使用されるタイミングに関係なく　即時に行われる評価のこと

func add(a: Int, _ b: Int) -> Int { return a + b}struct Component { let c = add(1, 1)}

cが用いられるタイミングに関係なくインスタンス生成時に評価される

Swift code



• 遅延評価(strict evaluation) とは？

　即時に行われず、後々必要になったタイミングで　行われる評価のこと

func add(a: Int, _ b: Int) -> Int { return a + b}struct LazyComponent { lazy var d = add(1, 2)}

Swift code



• 遅延評価(strict evaluation) とは？

　即時に行われず、後々必要になったタイミングで　行われる評価のこと

func add(a: Int, _ b: Int) -> Int { return a + b}struct LazyComponent { lazy var d = add(1, 2)} dが用いられるタイミングで評価される

Swift code


• lazy修飾子

• 遅延引数



lazy修飾子（Scala）


• lazyをval(定数)の前につけると遅延評価になる

　 object LazyConstants { lazy val const: String = { println("computed") "constant" }}val a = LazyConstants.const

Scala code





Scala code

宣言時には評価されない





Scala code

宣言時には評価されない

アクセス時に評価され、 computed が出力される

lazy修飾子（Swift）


• lazyをvar(変数)の前につけると遅延評価になる

　 class LazyConstants { lazy var const: String = { print("computed") return "constant" }()}let constants = LazyConstants()let const = constants.const

Swift code





Swift code

インスタンス生成時には評価されない





Swift code

インスタンス生成時には評価されない

プロパティアクセス時に評価され、 computed が出力される



• グローバル変数、定数はlazy修飾子をつけなくても自動的に遅延評価になる

　 let someConst: String = { print("computed") return "constant"}()let length = someConst.utf8.count

Swift code





Swift code

この時点では評価されない





Swift code

この時点では評価されない

アクセス時に評価され、 computed が出力される


• lazy修飾子

• 遅延引数



遅延引数（Scala）


• 名前渡しパラメーターは引数の評価を遅延する

　 val assertionsEnabled = truedef byNameAssert(pred: => Boolean) = if (assertionsEnabled && !pred) throw new AssertionError

byNameAssert(2 > 5)Scala code






assertionsEnabled が真の時初めて引数 pred を評価する






assertionsEnabled が真の時初めて引数 pred を評価する

評価は引数を渡すタイミングではなく、 byNameAssert内部の処理が走るタイミングで行われる

遅延引数（Swift）


• @autoclosureは引数の評価を遅延する

　 func myAnd( lhs: Bool, @autoclosure _ rhs: () -> Bool) -> Bool { if lhs { return rhs() } else { return false }}let result = myAnd(true, 1 < 2)

Swift code





Swift code

lhs が真の時初めて引数 rhs を評価する





Swift code

lhs が真の時初めて引数 rhs を評価する

評価は引数を渡すタイミングではなく、 myAnd内部の処理が走るタイミングで行われる


• lazy修飾子

• 遅延引数



遅延コレクション（Scala）


• ビューはmap, filter等の変換メソッド処理を遅延するコレクションを提供する

　 val vectorView = Vector(1 to 5: _*).view

val middleView = vectorView.map { x => println(x); x * 2 }middleView.map { _ + 3 }.force

Scala code






Scala code

遅延コレクション生成






Scala code


この時点では中の処理は実施されず中間のVectorも作成されない






Scala codeforceメソッドで正格コレクションに戻され、それまでの変換メソッド処理が実施される。　　　　　（1 2 3 4 5が出力される）


この時点では中の処理は実施されず中間のVectorも作成されない

遅延コレクション（Swift 2.x）


• LazySequenceプロトコルはmap, filter等の変換メソッド処理を遅延するコレクションを提供する

　 let lazyArr = [1,2,3,4,5].lazylet middleArr = lazyArr.map { x -> Int in print(x); return x * 2}let endArr = middleArr.map { x in x + 3 }for _ in endArr { }

Swift code





Swift code






Swift code


この時点では中の処理は実施されず、中間のArrayも作成されない





Swift code必要になった時にそれまでの変換メソッド処理が実施される。（1 2 3 4 5が出力される）


この時点では中の処理は実施されず、中間のArrayも作成されない

遅延評価のまとめ


Scala Swift

lazy修飾子

遅延引数

遅延コレクション

つけると評価は遅延つけると評価は遅延グローバル定数変数はつけなくても遅延

名前渡しパラメーター @autoclosure

コレクションに対して .viewで生成

force で正格評価

コレクションに対して .lazyで生成

必要なときに評価

Topics for today



• 変位指定


変位指定• リスコフ置換原則

• 共変・反変

• 共変

• 反変


リスコフ置換原則


• リスコフ置換原則

Let Φ(x) be a property provable about objects x of type T. Then Φ(y) should be true for objects y of type S where S is a subtype of T.

Liskov, and Wing(1993)　“A Behavioral Notion of Subtyping”




　 T型のオブジェクトxに関して属性 Φ(x)が真

→ T型の派生型であるS型のオブジェクトyに関して属性Φ(y)が真であるべき




　SがTの派生型なら T型の値が使える箇所でS型の値も使える




　SがTの派生型なら T型の値が使える箇所でS型の値も使える

「派生型」として満たされるべき原則（必ずしも「継承」を意味しない）


• 共変・反変

• 共変

• 反変


共変・反変


• ある型が別の型の派生型かどうかを判別する

http://stackoverflow.com/questions/2723397/java-generics-what-is-pecs


http://www.apple.com/jp

共変・反変



型引数のない通常の型　

共変・反変



型引数のない通常の型　

T S音楽は娯楽の「派生型」として置換可能

共変・反変



型引数のない通常の型　 →継承関係のみを気にすればうまくいく

T S音楽は娯楽の「派生型」として置換可能


型引数xのある型　


共変・反変




共変・反変




メタルの作曲家は娯楽の提供者の「派生型」として置換可能

T S

共変・反変

共変・反変




共変・反変




共変・反変




TS有機物消費者は竹を食べるパンダの

「派生型」として置換可能

共変・反変



型引数xのある型　 →型引数の継承関係でうまく判断できないケースがある

TS有機物消費者は竹を食べるパンダの

「派生型」として置換可能

共変・反変


• 共変・反変で型引数xのある型同士の派生型を判別する

共変(Covariant)型引数の場合

　

共変・反変



共変(Covariant)型引数の場合 →型引数の派生順序を引き継ぐ

　

型引数xの派生順序

「xの提供者」の派生順序

共変・反変



反変(Contravariant)型引数の場合

　

共変・反変



反変(Contravariant)型引数の場合 →型引数の派生順序が反転する

　


「xの消費者」の派生順序

共変・反変



反変(Contravariant)型引数の場合 →型引数の派生順序が反転する

　


「xの消費者」の派生順序

PECS （Producer extends Consumer super）と呼ばれる基準もある

共変・反変



型引数が複数あり、共変・反変が共存する場合

↓ ↑

T

S

U

V

共変・反変




↓ ↑

T

S

U

V

TはSの派生型 VはUの派生型

共変・反変




反変型引数共変型引数

↓ ↑

T

S

U

V


共変・反変





↓ ↑↑

T

S

U

V


[反変S, 共変V]は[反変T, 共変U]の派生型

共変・反変



型引数が複数あり、共変・反変が共存する場合 →共変型引数については派生順序を保持、　反変型引数については派生順序を逆転


↓ ↑↑

T

S

U

V


[反変S, 共変V]は[反変T, 共変U]の派生型

共変・反変は派生型についての判定材料を与える



• 共変・反変

• 共変

• 反変


共変（Scala）


• ＋を型引数の前につけると共変となる

　 sealed abstract class List[+A] … var anyList: List[Any] = Nilval intList: List[Int] = List(2, 3, 4)anyList = intList

Scala code

共変（Scala）




Scala code派生順序は Any > Int

共変（Scala）




Scala code派生順序は Any > Int

型引数の派生順序が保存され、 List[Int] は List[Any]の派生型として扱える

共変（Objective-C）


• __covariantを型引数の前につけると共変となる

　 @interface NSArray<__covariant ObjectType>…NSArray<NSObject *> *anyArray = @[];NSArray<NSNumber *> *numberArray = @[@2, @3, @4];anyArray = numberArray;

Objective-C code





Objective-C code

派生順序は NSObject > NSNumber





Objective-C code


型引数の派生順序が保存され、 NSArray<NSNumber *>* は NSArray<NSObject *>* の派生型として扱える

共変（Swift）


• Array<T>はTについて共変

　 struct Array<T> …var anyArray: [Any] = []let intArray: [Int] = [2, 3, 4] anyArray = intArray

Swift code

共変（Swift）




Swift code

派生順序は Any > Int

共変（Swift）




Swift code


型引数の派生順序が保存され、 Array<Int> は Array<Any> の派生型として扱える

共変（Swift）




Swift code


型引数の派生順序が保存され、 Array<Int> は Array<Any> の派生型として扱える

将来共変を表すためのキーワードが入るかも？（憶測


• 共変・反変

• 共変

• 反変


反変（Scala）


• -を型引数の前につけると反変となる

　 class Consumer[-T] { def consume(p: T) = {}}var anyConsumer: Consumer[Any] = new Consumer[Any]()var intConsumer: Consumer[Int] = new Consumer[Int]()intConsumer = anyConsumer

Scala code

反変（Scala）




Scala code


反変（Scala）




Scala code


型引数の派生順序が逆転、 Consumer[Any] は Consumer[Int]の派生型として扱える

反変（Objective-C）


• __contravariantを型引数の前につけると反変となる

　 @interface Consumer<__contravariant Type> : NSObject- (void)consume:(Type)obj;@end@implementation Consumer- (void)consume:(id)obj {}@end

Objective-C code




　 @interface Consumer<__contravariant Type> : NSObject- (void)consume:(Type)obj;@end@implementation Consumer- (void)consume:(id)obj {}@end

Objective-C code実装の引数にはidを渡す




　 Consumer<NSObject *> *anyConsumer = [Consumer<NSObject *> new];Consumer<NSNumber *> *numberConsumer = [Consumer<NSNumber *> new];numberConsumer = anyConsumer;

Objective-C code





Objective-C code






Objective-C code


型引数の派生順序が逆転、 Consumer<NSObject *>* は Consumer<NSNumber *>* の派生型として扱える

反変（Swift 2.1）


• T -> S (関数の型)はTについて反変、Sについて共変

　 func testVariance(foo:(Int) -> Any){ foo(1) }

func innerAnyInt(p1: Any) -> Int{ return 1 }func innerAnyAny(p1: Any) -> Any{ return 1 }func innerIntInt(p1: Int) -> Int{ return 1 }func innerIntAny(p1: Int) -> Any{ return 1 }

Swift code

http://www.uraimo.com/2015/09/29/Swift2.1-Function-Types-Conversion-Covariance-Contravariance/






Swift code

引数にIntかその上位派生型、返り値にAnyかその下位派生型をもつ関数を許容







Swift code

引数にIntかその上位派生型、返り値にAnyかその下位派生型をもつ関数を許容


これらの関数は引数がIntかその上位派生型Any 返り値がAnyかその下位派生型Int




　 testVariance(innerIntAny)testVariance(innerAnyInt)testVariance(innerAnyAny)testVariance(innerIntInt)

Swift code





Swift code渡される関数の型は全て (Int) -> Any の派生型





Swift code

将来反変を表すためのキーワードが入るかも？（憶測

渡される関数の型は全て (Int) -> Any の派生型

変位指定のまとめ


Scala ObjC Swift

共変

反変

[ +T ]

[ -T ]

<__covariant T>

<__contravariant T>

Array<T> が対応

T -> S の引数型 Tが対応

• Effective Java 第二版項目18http://www.amazon.co.jp/dp/4621066056

• Scala スケーラブルプログラミング §19.3http://www.amazon.co.jp/dp/4844330845

• Java Generics: What is PECS? http://stackoverflow.com/questions/2723397/java-generics-what-is-pecs


References

http://www.amazon.co.jp/dp/4621066056

http://www.amazon.co.jp/dp/4844330845


Engineering

Swift2.x を Scala からみる