Shibuya.lisp Lisp meetup #76 LT発表資料

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Shibuya.lisp Lisp meetup #76 LT発表資料

• LT発表資料です
• Clojure CLIがインストールされていれば、以下で実行できます：

$ clj -Sdeps '{:deps {athos/form-and-env {:git/url "https://gist.github.com/athos/1e92959529dc60316cc2fff4ed3990ff.git" :sha "343f21f5dc5999d9eeef3d993a31755ebd9b84a4"}}}'

deps.edn

{:paths ["."]
 :deps {org.clojure/clojure {:mvn/version "1.10.0"}
        jise {:mvn/version "0.1.0-SNAPSHOT"}}}

form_and_env.clj

(ns form-and-env
  (:require [clojure.pprint :refer [pprint]]
            [jise.core :refer [defclass]]
            [jise.utils :as jise]))

(comment

  - 概要
    - &formと&envはマクロの中だけで使える暗黙の引数 (コンパイラがマクロに渡してくれる)
      - &form：マクロ呼出しのフォーム全体
      - &env：マクロ呼出しのフォームを含むスコープ内のレキシカル環境
        - ローカル束縛の名前 -> AST (undocumented) のマップ
        - ClojureとClojureScriptだと構造が大きく異なる (今回はClojureの話のみ)
    - マクロ呼出しのフォームを取り巻く周囲のコードによってマクロ展開結果を変化させたい場合に便利
    - Common Lispでいうところの &whole と &environment (？)

 )

(defmacro &form-example [& args]
  `'~&form)

(comment

  (&form-example)
  ;=> (&form-example)

  (&form-example 1 2 3)
  ;=> (&form-example 1 2 3)

  - &formからはマクロ呼出しのフォームがそのまま取得できる
  - このままだと何が嬉しいのか分からない

  )

(defmacro &form-meta []
  (meta &form))

(comment

  (&form-meta)
  ;=> {:line 38, :column 3}

  ^:foo (&form-meta)
  ;=> {:line 41, :column 3, :foo true}

  ^{:my-special-meta 42}
  (&form-meta)
  ;=> {:line 44, :column 3, :my-special-meta 42}

  - マクロ呼出しのフォームについているメタデータも取得できる
  - そのフォームが現れる行数・桁数がメタデータとしてついてくる
  - ユーザがコードにつけたメタデータも同様に取得できる

  )

(comment

  - 実用例

  - 自作ライブラリJiSEではアクセス修飾子や型をメタデータとしてフォームにつけられるようにしている

  ^:public
  (defclass C
    ^:private ^int (def x)
    ^:public ^int
    (defm inc [] (inc! x)))

  (def c (C.))

  (.inc c) ;=> 1
  (.inc c) ;=> 2
  (.inc c) ;=> 3

  - *file* と合わせて、ソースコードのあるファイルと行が分かるので、マクロ呼出しのフォームのソースコードを取得することもできる

  )

(defmacro &env-example []
  (pprint &env))

(comment

  - &envでマクロ呼出しのフォームを含むスコープ内のレキシカル環境が取得できる

  (&env-example)

  - 周りにローカルな束縛が何もなければnil

  (let [x 42]
    (&env-example))

  - x -> LocalBinding (中身は分からない)のマップが返る

  (defn f [x]
    (let [y 42 z "foo"]
      (&env-example)))

  - どれだけネストしていてもその時点のスコープで見えている束縛の情報がすべて取得できる

  )

(defmacro locals []
  (into {} (map (fn [[sym _]] [`'~sym sym])) &env))

(comment

  (locals)
  ;=> {}

  (let [x 42 y "foo"]
    (locals))
  ;=> {x 42, y "foo"}

  - レキシカル環境を実行時の値として取得できる

  (defmacro object []
    `(let [locals# (locals)]
       (fn [field#]
         (locals# field#))))

  (def obj
    (let [x 42 y "foo"]
      (object)))

  (obj 'x) ;=> 42
  (obj 'y) ;=> "foo"

  - let over lambda的なシンプルなオブジェクトを作ることができる

  )

(defmacro infer-types []
  (into {} (map (fn [[sym lb]] [`'~sym (.getJavaClass lb)])) &env))

(comment

  (let [x 42 y "foo"]
    (infer-types))
  ;=> {x long, y java.lang.String}

  (defn f [^double x]
    (infer-types))

  (f 42)
  ;=> {x double}

  - マップの値であるLocalBindingはコンパイラが内部で使うAST
  - LocalBindingを使うとその束縛に大してコンパイラが推論した型が取得できる

  )

(comment

  - 実用例

  - 自作ライブラリJiSEではDSLからClojureの束縛にアクセスできるようにしている
  - JiSEのDSLは静的型つき言語なのでClojureの束縛からも可能な限り型情報を取得したい
  - 上の infer-types の要領でClojureの束縛から型を推論してその型情報を利用

  (defn sum [^long n]
    (jise/let [sum 0]
      (for [i 0 (< i n) (inc! i)]
        (set! sum (+ sum i)))
      sum))

  (sum 10) ;=> 45

  - 上の定義はだいたい以下のように展開される

  (defn sum [^long n]
    (let [sum 0]
      ((let [obj15181 (new f15175)]
         (set! (.-n obj15181) n)
         obj15181)
       sum)))

  ^:public
  (defclass f15175 [clojure.lang.IFn]
    ^:public (def ^long n)
    ^:public ^Object
    (defm invoke [^Object sum]
      (let [^long sum sum]
        (for [i 0 (< i n) (inc! i)]
          (set! sum (+ sum i)))
        sum)))

  )