💟 ⚾️ 👉 D標準ライブラリからの関数の解析 🚨 🧑🏽‍🤝‍🧑🏽 👉🏾

こんにちはHabr、D。言語の短いツアーに皆さんを招待したいと思います。まあ、なぜ人々は遠足に行くのですか-楽しんで、何か新しいものを見て、一般的に-それは面白いです。 Dは新しいものや少なくとも若いものと呼ぶことはほとんどできませんが、過去数年間で急速な開発が行われ、 Andrei Alexandrescuはコミュニティに参入し、すぐに主要な開発者となりました。

当初から、Dは自身をC ++の改良版として位置付けています（少なくとも、この記事を読んだ場合）。いくつかの古い構成を破棄し、従来のC ++で実装できなかった新しいものを導入し、同時に組み込みアセンブラ、ポインター、Cライブラリの使用などの低レベルの機能を慎重に保持する機能により、DはシリーズCの次のタイトルのユニークな候補になります-C ++-...」。まあ、これは私の観点からです、私自身（丁寧に「残念ながら」追加するのは良いことです）は完全に単一言語であり、私は長年C ++で書いていて、他の言語に精通する試みは必然的に良い夢に終わりました。しかし、他の信仰の代表者からは、言語としてDも彼らにとって興味深いと聞いたので、ツアーに参加する全員を招待します。

何を見せますか？いくつかの非常に良い本がすでにDに書かれているので、標準ライブラリからgetopt（）関数を取り出してそのコードを見ることにしました。これは、本で読んだものを復活させる非常に有益な練習です。なぜまさにこの機能なのでしょうか？まあ、彼女は誰にでも馴染みがあり、体系的に独立しています。私は個人的に週に3〜4回使用し、3つの異なる言語でどのように書けるかを詳細に想像しています。さらに、コードの作成者はAlexandrescuです。本で彼のコードのトレーニング例を何度も見てきました。本番環境で書かれたコードを見たことはありませんが、興味深いです。結局、私は確かに抵抗することができず、自転車を書きました（自然に改善されました）。この場合、それは完全に適切であり、他の人のコードを解析するよりも有用です。

私たちは見る価値のあるものすべてから遠く離れて見えるでしょう、そして私自身は専門家からはほど遠いので、気にするあなた自身のために読んでください、リンクは最後にあります。

屋外検査

関数の使用方法を示すコードを次に示します。

void main(string[] args) { // placeholders string file; bool quiet; enum Count { zero, one, two, three }; Count count; int selector; int[] list; string[string] dict; std.getopt.arraySep=","; auto help=getopt(args, , std.getopt.config.bundling , "q|quiet", "opposite of verbose", &quiet , "v|verbose", delegate{quiet=false;} , "o|output", &file , "on", delegate{selector=1;} , "off", delegate{selector=-1;} , std.getopt.config.required, "c|count", "counter", &count , "list", &list , "map", &dict ); if(help.helpWanted) defaultGetoptPrinter("Options:", help.options); }

最初に表示されるのは「ほぼC」です。次に、動的配列-string []およびint []、および連想配列-string [string]の存在に気付きます。次に、いくつかの疑わしい割り当て-std.getopt.arraySep = "、" 、それは本当にグローバル変数です！？、私たちはkunstkameraに来ましたか、それともどこですか？この動的な連想配列はすべてこの言語に存在し、その基礎の1つを構成しています（私は個人的には、Perlを言葉の意味ですぐに思い出します）。ただし、 std.getopt.arraySepはモジュールに属する真のグローバル変数であり、 getopt（）などの特定の関数であっても、純粋主義者の観点からはおそらくそれを割り当てることは恐ろしいことです。ただし、ここではすべてが明確ではないため、 arraySep は関数のペアとして定義できます。

 @property string arraySep() { return ... } @property void arraySep(string separator) { .... }

最も厳格なデータカプセル化標準を満たしながら、変数のように見えます 。これは一種のブランド化されたチップDです-構文糖が完璧になり、言語のユニークな外観を形成します。さらに、この呼び出しは次のようになります

 ",".arraySep;

はるかにフェッチされた倒錯のようですか？このデザインはどうですか：

 auto helloWorld="dlrowolleh".reverse.capitalize_at(0).capitalize_at(5).insert_at(5,' ');

これは当然、投機的な例であり、そのような構文が理にかなっていることを示していますが、この構造はDで広く使用されており、bashスクリプトのパイプ （|記号）と同じ成功を収めています。美しい名前： Uniform Function Call Syntaxがありますが、実際にはa.fun（b、c）のようにfun（a、b、c）を呼び出すことができるのは構文糖にすぎません。

次に、実際の関数呼び出しとインターフェイスの信じられないほどの柔軟性がすぐに目を引きます。任意のハンドラーと説明を含む任意の数の構成パラメーターが関数に直接渡されます。 Dが意図せずに動的型付けを行う言語であるという疑いが潜んでいます。後で見るように、この種のものは完璧なテンプレート技術ではありません。

一般的に、オプションの説明は次の行で与えられます。

[修飾子、]オプションオプション、[説明、]およびハンドラー

ここで最も些細な部分はオプションであり、「f | foo | x | something-else」という形式の単なる行であり、短い同義語と長い同義語の両方を定義します。説明（構文のヘルプ行）も単なる行ですが、もう必要ありません。これには、コンパイル段階での型の作業が既に含まれています。

実際の魔法はハンドラーから始まります。アドレスである必要がありますが、 enum （この場所では、私の内部C ++ニックネームは私の額にしわが寄っています）を含むほとんどすべてのアドレス、および関数またはラムダ関数のアドレス（まあ、それは単純ですか？）

詳細：

boolへのポインターがハンドラーとして指定されている場合、オプションは引数なしで暗示され、-fまたは--fooは変数にtrueを書き込みます。ただし、これを行うことができます：--foo trueまたは--foo = false。
ハンドラが文字列、数値型、またはenumへのポインタである場合、引数付きのオプションが期待されます。これは、目的の型に変換され、ポインタに割り当てられます。
もう1つのオプション。ハンドラーが整数型へのポインターであり、オプションが「+」で終わる場合、オプションがコマンドラインに表示されるたびにハンドラーが増分されます。
ハンドラーが配列へのポインターである場合、これは、目的の型に変換されて配列に追加される引数を持つオプションを意味します;複数の値をコンマで区切って指定することもできます。コマンドライン--foo = 1,2,3,4,5を解析した後、対応する配列は[1,2,3,4,5]になります。
同様に、連想配列へのポインターを渡すことができます。パラメーターとして、必要な型に変換される<key> = <value>ペアのリストを渡す必要があります。

この関数は、2つの要素のタプルを返します-印刷可能なオプションのリスト、および論理変数helpWanted、-hまたは--helpオプションがコマンドラインに存在する場合はtrue（リストに自動的に追加されます）。

さて、図を完成させるために、各オプションには、例えばrequiredまたはcaseInsensitiveのよう な修飾子があります。さらに、モジュールは、optionChar = '-'、endOfOptions = "-"、arraySep = "、"などのいくつかのグローバル変数を定義します。これらの割り当てにより、コマンドライン構文が変更されます。

その結果、普遍的で便利な関数が得られます。これはテンプレートであり、C ++で同様のものを実装する方法はほぼ明らかですが、Dでどのように実行されるのでしょうか。

フードを開きます

最初に注意を引くのは、テンプレート関数を定義する非常にシンプルで自然な方法です。通常関数とテンプレート関数の構文の違いは、知覚を変えるほど微妙です。「通常」関数と「テンプレート」関数ではなく、テンプレートになります。今後、 opts引数には配列としてアクセスできます-opts [0]、opts [$-1]またはopts [2..5];

 GetoptResult getopt(T...)(ref string[] args, T opts) { ... getoptImpl(args, cfg, rslt, opts); return rslt; }

実際、トップレベルの関数については、制御をすぐにgetoptImpl（）に転送するため、これ以上説明することはありません。

  1 private void getoptImpl(T...)(ref string[] args, ref configuration cfg, ref GetoptResult rslt, T opts) 2 { 5 static if(opts.length) { 6 static if(is(typeof(opts[0]) : config)) { 7 // it's a configuration flag, act on it 8 setConfig(cfg, opts[0]); 9 return getoptImpl(args, cfg, rslt, opts[1 .. $]); 10 } else { 11 // it's an option string ... 16 static if(is(typeof(opts[1]) : string)) { 17 auto receiver=opts[2]; 18 optionHelp.help=opts[1]; 19 immutable lowSliceIdx=3; 20 } else { 21 auto receiver=opts[1]; 22 immutable lowSliceIdx=2; 23 } ... 34 bool optWasHandled=handleOption(option, receiver, args, cfg, incremental); 41 return getoptImpl(args, cfg, rslt, opts[lowSliceIdx .. $]); 42 } 43 } else { 44 // no more options to look for, potentially some arguments left ... 68 } 75 } 76 }

数字でわかるように、私はかなりの数の行を捨てましたが、このコードの構造全体が完全に見えていました。

最初に注意を引くのは、 静的if（）{} else static if（）{} else {}の構築です。はい、これはまさにあなたが考えていたものです。 コンパイル時に静的if式が選択されるブランチは、当然、 コンパイル時に条件も認識されている必要があります。したがって、コンパイル中のこのコード（私の好みに合わせてスパゲッティを少し配る）は、この特定の関数引数セットに意味のあるいくつかの行にカットされます。すでに述べたように、テンプレートパラメーターは不変配列のように扱うことができます。オプションのリストが空の場合、 （opts.length）が0を返す場合は静的なので、43行目のコードはこの場合のテンプレートの特殊化を置き換えます。

もう1つの興味深い点は、 静的if（）がスコープを変更しない場合 、中括弧の後を見てください：

 16 static if() { 19 immutable lowSliceIdx=3; 20 } else { 22 immutable lowSliceIdx=2; 23 } 41 return getoptImpl(args, cfg, rslt, opts[lowSliceIdx .. $]);

lowSliceIdx変数はブロックの1つで定義されていますが、それらはブロックの外で使用されます。私の意見では非常に論理的です。この変数は不変（= constexpr）として定義されているため、コンパイル時にも使用でき、テンプレートで使用できます。

オプションの分析と型の実際の作業が始まる場所を詳しく見てみましょう。

  6 static if( is(typeof(opts[0]) : config)) { 7 // it's a configuration flag, act on it 8 setConfig(cfg, opts[0]); 9 return getoptImpl(args, cfg, rslt, opts[1 .. $]); 10 } else { ...... 42 }

ああ、そこにある！ Dでは、C ++で待望のtypeof（expr）を作成し、意図したとおりに機能します。しかし、それだけではありません。式は（T == U）です。型TとUが等しい場合（もちろんコンパイル中に）、テンプレートパラメーターおよびその他のユースケースを使用する場合にのみ、タイプ。一般的に、 is（）は、引数がいずれかの型である場合、つまり式が構文的に正しい場合にのみtrueを返すインラインSFINAEです。たとえば、 is（arg == U []、U）はargが配列であることを確認し、 （arg：int） -argは自動的にintに変換できます。コロンは控えめに継承を示唆します。後でさらに例があります。したがって、6行目の式は、最初のパラメーターのタイプ（ typeof（opt [0]）が特定のタイプのconfigにキャストされているかどうかを静的にチェックします。configは、可能なすべてのオプション修飾子の単なる列挙です：

 enum config { /// Turns case sensitivity on caseSensitive, /// Turns case sensitivity off caseInsensitive, /// Turns bundling on bundling, /// Turns bundling off noBundling, /// Pass unrecognized arguments through passThrough, /// Signal unrecognized arguments as errors noPassThrough, /// Stop at first argument that does not look like an option stopOnFirstNonOption, /// Do not erase the endOfOptions separator from args keepEndOfOptions, /// Makes the next option a required option required }

その後、 getoptImpl（）は修飾子の値を保存し（保存+値=>ランタイム）、オプションから最初の引数（ opt [1 .. $] ）を削除することで再帰的に自身を再呼び出しします。したがって、型処理の最初のケースを考え出したところ、驚くほど単純でした。これらの無限のコンパイル時間/ランタイムを頭の外に投げてコードをそのまま読んで、 typeof（T）に出会ったとき、このタイプが定義されている場所までのページを検索します（この場合、実際のgetopt（）パラメーターのリストでは、不快です） C ++では、魔法のように見えますが、それとも意図したものでしょうか？結局のところ、コンパイラーは入力コードの形で私と同じ情報をすべて持っています。

次に、入力配列から要素を1つずつ再帰的に取り出すと、コンパイラは最初の文字列パラメーターを取得します。このパラメーターは、このオプションのタグのリストである必要があります。11行目。ここからオプションを開始しますが、これも非常に簡単に解決されます。2番目の（次の）パラメーターが文字列の場合、これは説明であり、3番目はそれぞれハンドラーのアドレスです。それ以外の場合（ストリングではない）、これはハンドラーです。したがって、リストから3つまたは2つのパラメーターを取り出して、次の関数handleOption（）に渡します。この関数はコマンドライン自体を既に解析し、自然に再帰的に呼び出して、すべてが最初からやり直します。

すでに見たものと比較して、次に何も新しいことは起こりません。 handleOption（）関数は、単一のパラメーター（ハンドラーのタイプ）を持つテンプレートで、コマンドライン全体を通過し、説明に適合するかどうかを確認し、見つかった場合はそのハンドラーに対応するアクションを実行します。私の観点から最も興味深い点を簡単に検討します。

まず、一般的な上面図：

 static if(is(typeof(*receiver) == bool)) { *receiver=true; } else { // non-boolean option, which might include an argument static if(is(typeof(*receiver) == enum)) { *receiver=to!(typeof(*receiver))(val); } else static if(is(typeof(*receiver) : real)) { *receiver=to!(typeof(*receiver))(val); } else static if(is(typeof(*receiver) == string)) { *receiver=to!(typeof(*receiver))(val); } else static if(is(typeof(receiver) == delegate) || is(typeof(*receiver) == function)) { // functor with two, one or no parameters static if(is(typeof(receiver("", "")) : void)) { receiver(option, val); } else static if(is(typeof(receiver("")) : void)) { receiver(option); } else { static assert(is(typeof(receiver()) : void)); receiver(); } } else static if(isArray!(typeof(*receiver))) { foreach (elem; ...) *receiver ~= elem; } else static if(isAssociativeArray!(typeof(*receiver))) { foreach (k, v; ...) (*receiver)[k]=v; } else { static assert(false, "Dunno how to deal with type " ~ typeof(receiver).stringof); } }

繰り返し可能なデザイン

 static if(is(typeof(*receiver) == ...)) { *receiver=to!(typeof(*receiver))(val);

実際には、「何かへのポインターがハンドラーとして渡される場合、引数をこのタイプに変換して、ポインターに割り当ててみてください」という意味です。

引数を持たないboolへの個別に処理されたポインター。引数がコンテナに追加される配列および連想配列。同様に、1つ、2つ、または引数を持たない関数とラムダ関数。内部関数タイプセレクターに注意してください：

  static if(is(typeof(receiver("", "")) : void)) { receiver(option, val); } else static if(is(typeof(receiver("")) : void)) { receiver(option); } else { static assert(is(typeof(receiver()) : void)); receiver(); }

これは、式is（T）のもう1つの使用例であり、Tが既存の型である場合にのみ真になります。この特定のケースでは、関数によって返される型を調べます（*レシーバー）（）、（*レシーバー）（ ""）または（*レシーバー）（ ""、 ""） 、関数の署名が存在する場合、型も存在します。 SFINAE （ voidはフルタイプです）

また、 std.convモジュールからユニバーサルDコンバーターに慣れるのも便利です： to！（T）（<lexical>） 、 boost :: lexical_castのように機能しますが、それとは対照的に、Dは上記のコードでわかるように、コンパイル時間。

それだけで、約400行の意味のあるコード行にかなり複雑な関数が実装され、その結果、C ++での再現は可能な限り非常に困難になります。さて、順番に、Dで型を操作する機能-可変数の引数を持つテンプレート関数、コンパイル時の型とコード分岐の選択、および型変換の機能に精通しました。実際、これはDが開発者に提供するツールのごく一部にすぎず、サイトにはさまざまなトピックに関する膨大な記事のコレクションがあります。 Dに切り替えることやDを学ぶことをだれにも勧めないが、好奇心と新しいことに興味を持っているなら、これは少なくとも表面的に知っておくべき言語である。

純粋な理由の批判

しかし、私は批判に抵抗することはできません、私は間違いなく提案された実装で何かが好きではありません。概して、これは言語自体とは何の関係もありませんが、一般的なプログラミングの観点から議論することは興味深いものです。

まず、この実装はsingle-passになります。つまり、オプションがリストから取得され、コマンドラインパスがすぐに作成され、最初に見つかった一致がループを中断します。これは、 -qqqを「静かで静かな、さらに静かな」の同義語として記述できないこと、または--map A = 1の代わりに--map A = 1 --map B = 2 --map C = 3を記述できないことを意味します。 2、C = 3 これは一般にバグではありませんが、 getopt（）を使用する際に確立された規則に違反するため、従来の動作を確認したいと思います。

第二に、これはすでに私の意見では深刻なアーキテクチャ上の間違いです。関数は構文ヘルプを使用して特定の構造を返します。これは通常-h | --helpキーを使用して出力されますが、この同じ関数はエラーの場合に例外をスローしますつまり、コマンドラインでミスをすると、プログラムはその方法を伝えることができなくなります。一般的に言えば、これは同じシングルパス実装から来ています。

UPD：AlexandrescuはHabrを読みますか？

前回のコミットでは、これは修正されましたが、私がしたように完全には修正されませんでしたが、それでも修正されました。

さらに、いくつかの小さな欠陥があります。たとえば、オプションには好きなだけ同義語を含めることができますが、最初の2つだけが構文ヘルプに該当します。オプション「x | abscissa | initialX」では、最後の値はコードを調べることによってのみ見つけることができますさて、いらいらするささいなこと。

したがって、私は演習として独自の実装を行い、これらの欠点を修正し、さまざまな添えものを作成しました（排他的に演習として）、一般的に私は望んでいたように楽しみました。

ここに私の自転車がありました！私の自転車はどこですか？

しかし、いや、自転車は今そこにあります、それは起こります。良いガイドがどこに泊まるかを知っておくと決めたので、これでツアーは終了です。

おもしろかった

書誌

最初の3冊の本を読んだので、それぞれに別々の番号を付けました。それらはすべて良いですが、私の好みはどれも完璧ではないので、サンドイッチから1つの章を読み、対応する他の2つの章を読みました。

D標準ライブラリからの関数の解析

屋外検査

フードを開きます

純粋な理由の批判

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