実用メタプログラミング

実用メタプログラミング

Practical PHP meta programming

PHPカンファレンス沖縄2019 2019-10-12 #phpconokinawa

お前誰よ

• うさみけんた (@tadsan) / Zonu.EXE
• GitHub/Packagistでは id: zonuexe
• ピクシブ株式会社 pixiv事業本部
• Emacs Lisper, PHPer
• Emacs PHP Modeのメンテナ引き継ぎました
• 好きなリスプはEmacs Lispです
• Qiitaに記事を書いたり変なコメントしてるよ

さて

メタプログラミングとは何か

そもそも

メタとは

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

https://ja.wikipedia.org/wiki/メタ最終更新 2019年1月10日 10:01 版

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

https://ja.wikipedia.org/wiki/メタ最終更新 2019年1月10日 10:01 版

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

https://ja.wikipedia.org/wiki/メタ最終更新 2019年1月10日 10:01 版

メタプログラミングとは何か

プログラム自身に言及するようなプログラミング

プログラムをプログラミングする

どういうこと？

たとえば実行時に関数を定義する

たとえば実行時に実行する関数を決める

たとえばプロパティやメソッドのアクセス権限を制御する

たとえば実装コードから自動でテストコードを生成する

厳密にプログラミングとメタプログラミングを分けるものはないが

フレームワークは大なり小なりメタプログラミングを利用している(ことが多い)

PHPの可能性を広げるのがメタプログラミング

メタプログラミングできることで有名な言語

Ruby

出典: O'Reilly Japan - メタプログラミングRuby 第2版https://www.oreilly.co.jp/books/9784873117430/

Paolo Perrotta 著 / 角征典 訳 / 2015年10月 発行

Lisp

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

https://ja.wikipedia.org/wiki/メタプログラミング

最終更新 2017年12月6日 23:08 版

PHPではできないことの方が多い

オープンクラスがないプリプロセスもない

PHPならではの戦いかたがある！

関数

FizzBuzzで考えてみましょう

出典: どうしてプログラマに・・・プログラムが書けないのか?

http://www.aoky.net/articles/jeff_atwood/why_cant_programmers_program.htm

Jeff Atwood著 / 青木靖 訳

出典: どうしてプログラマに・・・プログラムが書けないのか?

http://www.aoky.net/articles/jeff_atwood/why_cant_programmers_program.htm

Jeff Atwood著 / 青木靖 訳

FizzBuzz模範回答

<?php

foreach (range(1, 100) as $n) {$s = '';if ($n % 3 === 0) $s .= 'Fizz';if ($n % 5 === 0) $s .= 'Buzz';echo ($s === '') ? $n : $s, "\n";}

FizzBuzz模範回答 関数分割

<?php function to_fizzbuzz(int $n) {$s = '';if ($n % 3 === 0) $s .= 'Fizz';if ($n % 5 === 0) $s .= 'Buzz';return ($s === '') ? $n : $s;

}

foreach (range(1, 100) as $n) {echo to_fizzbuzz($n), "\n";}

関数に分けるとテストが書ける

<?php

assert(to_fizzbuzz(1) === "1");assert(to_fizzbuzz(2) === "2");assert(to_fizzbuzz(3) === "Fizz");assert(to_fizzbuzz(4) === "4");assert(to_fizzbuzz(5) === "Buzz");

無茶振りをしましょう

関数に分けたいでも引数使いたくない

愚直に書くとこうなる

<?php

assert(fizzbuzz1() === "1");assert(fizzbuzz2() === "2");assert(fizzbuzz3() === "Fizz");assert(fizzbuzz4() === "4");assert(fizzbuzz5() === "Buzz");

function fizzbuzz1() { return "1"; }function fizzbuzz2() { return "2"; }function fizzbuzz3() { return "Fizz"; }function fizzbuzz4() { return "4"; }function fizzbuzz5() { return "Buzz"; }

手書きで100個書くの!?

こういうことはできない

<?php // このコードはsyntax errorになります

foreach (range(1, 100) as $n) {$s = '';if ($n % 3 === 0) $s .= 'Fizz';if ($n % 5 === 0) $s .= 'Buzz';

// 変数を使った関数定義はできない

function fizzbuzz$n(){return ($s === '') ? $n : $s, "\n";}}

[非推奨] evalを使った無茶

<?php

foreach (range(1, 100) as $n) {$s = '';if ($n % 3 === 0) $s .= 'Fizz';if ($n % 5 === 0) $s .= 'Buzz';$s = ($s === '') ? $n : $s;// evalを使えばいちおうできる

eval("function fizzbuzz{$n} (){return '{$s}';}");}

evalはなんでも

できるがリスクも大きい

最後の手段

(

関数も

create_function()

あったがPHP7.2で非推奨)

無名関数(クロージャ)を使いましょう

クロージャを使えばできる

<?php$fizzbuzz = [];foreach (range(1, 100) as $n) {$s = '';if ($n % 3 === 0) $s .= 'Fizz';if ($n % 5 === 0) $s .= 'Buzz';$s = ($s === '') ? (string)$n : $s;

$fizzbuzz[$n] = function () use ($s) {return $s;};}

クロージャの特徴

関数定義文ではなく関数式

使い捨て関数を簡単に作れる

use

関数式

は

で

変数捕捉

できる

Closure

クラスのオブジェクト

で、

変数や引数として扱える

これで呼び出せるようになった

<?php

assert($fizzbuzz[1]() === "1");assert($fizzbuzz[2]() === "2");assert($fizzbuzz[3]() === "Fizz");assert($fizzbuzz[4]() === "4");assert($fizzbuzz[5]() === "Buzz");

クロージャを使ったコード

クロージャ+array_map

<?php

$x2 = function ($n){ return $n * 2; };

$a = range(1, 10);var_dump(array_map($x2, $a));// [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20]

クロージャをうまく使って「関数を作る関数」も作れる

クロージャを使った部分適用

<?php

$times = function ($n) {return function ($m) use ($n) {return $n * $m;};};

$a = range(1, 10);echo json_encode(array_map($times(3), $a));// [3,6,9,12,15,18,21,24,27,30]

マジックメソッド

オブジェクトの挙動を制御する特殊なメソッド

プロパティアクセスを乗っ取ろう

アクセス不能プロパティを乗っ取る

<?php class A {private $data = [];

public function __get($name) {$this->data[$name];}public function __set($name, $value) {$this->data[$name] = $value;}}

__isset() と __unset() も定義すべき

アクセス不能＝privateなども含む

この仕様を悪用してこんなこともできる

外部から読み込みだけできる

<?php trait PrivateRead {public function __get($name) {$this->$name;}}

/*** @property-read int $id* @property-read int $name*/class A {use PrivateRead;private $id;private $name;}

未定義プロパティに書き込み禁止

<?php

trait ReadOnly {public function __set($name, $value) {throw new OutOfRangeException();}}

class B {use ReadOnly;}

メソッドアクセスも乗っ取ろう

オーバーロード(ただしPHP用語)

出典: PHP: オーバーロード - Manual

https://www.php.net/manual/ja/language.oop5.overloading.php

Copyright © 2001-2019 The PHP Group

一般的なプログラミング用語「オーバーロード」とは全然別物なので注意

未定義のメソッド呼び出しを捕捉

<?php

class C {public function __call($name, $args){echo __CLASS__."::{$name}()が呼ばれた\n";

}}

Proxyパターンを簡単に実現

<?php

/*** @mixin Foo*/class D {private $foo;public function (Foo $class) {$this->foo = $class;}public function __call($name, $args){return $this->foo->$name(...$args);}}

リフレクション

実行時に情報を取得(一部上書き)できるAPI

関数・クラス・オブジェクト・メソッド・プロパティ・パラメータ(引数)・返値の型・クラス定数など

https://www.php.net/manual/ja/book.reflection.php

PHPUnitのdataProvider(パラメタライズテスト)とも組み合わせられる

未定義のメソッド呼び出しを捕捉

<?php

class C {public function __call($name, $args){echo __CLASS__."::{$name}()が呼ばれた\n";

}}

まとめ

メタプログラミングの技術を使うと「コードに書いてある通りではない」動きをさせられる

代償としてPhpStormなどの支援を受けにくくなることがある

大いなる力には大いなる責任が伴う