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JastAdd & JastAddJ クリックチュートリアル
- 1. JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 武⼭山 ⽂文信 CSG 勉強会 2012年年7⽉月31⽇日 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 1 /26
- 2. はじめに JastAdd の概念念を中⼼心に紹介 — 細かい実装⽅方法は JastAdd のサンプルやチュートリアルを 前提知識識 — コンパイラの基礎（構⽂文・字句句解析, BNF） — Java とクラス設計技法（Composite パターン） — AspectJ — 参考図書 • 2週間でできる! スクリプト⾔言語の作り⽅方 • アスペクト指向⼊入⾨門 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 2 /26
- 3. JastAdd とは AOP を活⽤用して⾔言語処理理系を実装できる — アスペクトを追加して既存の⾔言語処理理系を容易易に拡張 • Feature-‐oriented programming / soFware product lines — ⾔言語処理理系: コンパイラ・インタプリタ • 出⼒力力がコンパイルされたコードか計算結果かの違い hKp://jastadd.org/ — 論論⽂文は OOPSLA の “The jastadd extensible java compiler” — ググっても情報は出てこない — 現在は Görel Hedin (Lund University, Sweden) の チームが開発 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 3 /26
- 4. JastAddJ とは JastAdd を使って実装された Java コンパイラ — 現在は 1.7 までサポートされていることになっている Java の⾔言語拡張の実装に使える — Java コンパイラ部分を再利利⽤用 — 使⽤用例例: GluonJ, Aspect bench compiler (AspectJ) 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 4 /26
- 5. ⼀一般的なインタプリタの実装 1/2 ソースコードを構⽂文解析して AST を作る — flex とか yacc を使う 3⾏行行⽬目以降降省省略略 Program env x = 3, y = 1; x * y + 10; x = 3 + x * x * y; y = 1 13 * 10 9 x y 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 5 /26
- 6. ⼀一般的なインタプリタの実装 2/2 評価を⾏行行うメソッドを実装 Program class Program extends ASTNode { void run() { getEnv() getExprs() System.out.println( getExprs(0).eval()); x = 3 + }} y = 1 class Plus extends Expr { int eval() { * 10 return getLeft.eval() + getRight.eval(); }} x y 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 6 /26
- 7. JastAdd は何をしてくれるのか・くれないのか JastAdd の⽣生成物はコンパイラのソースコード — Java で出⼒力力される — 出⼒力力されたコードを⾒見見ることは⼤大切切 AST のクラス定義の⾃自動化 属性を実装する⾔言語機構の提供 構⽂文解析・字句句解析のサポートはあまりない — yacc, flex の代わりに、Beaver と JFlex を内部で使⽤用 • C ではなく Java ⾵風に書ける • JavaCC などもサポート 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 7 /26
- 8. AST クラスの定義 AST の定義からクラスを⾃自動⽣生成 — class_name: super ::= child_name:class …; • child_name: は省省略略するとクラス名がそのまま使われる — *.ast ファイルに書く ASTNode; abstract Expr: ASTNode; Env: ASTNode; Program: ASTNode ::= [Env] Expr*; ASTNode Plus: Expr ::= Left:Expr Right:Expr; Mult: Expr ::= Left:Expr Right:Expr; Var: Expr ::= <ID:String>; Literal: Expr ::= <Value:Int>; Program Expr Env Plus Mult Var Literal 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 8 /26
- 9. 例例: Plus クラス コンストラクタ、geKer, seKer が定義される — 指定した名前があれば使われる Plus: Expr ::= Left:Expr Right:Expr; class Plus extends Expr { Expr(Expr p0, Expr p1) { setChild(p0, 0); setChild(p1, 1); } Expr getLeft() { return (Expr)getChild(p0, 0); } void setLeft() { … } Expr getRight() { … } void setRight() { … } ASTNode getParent() { … } } 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 9 /26
- 10. 例例: Program クラス 省省略略可能なノード([X]), リスト Y* も指定できる — hasX() — getNumY(), getNumY(), getYs() Program: ASTNode ::= [Env] Expr*; class Program extends ASTNode { boolean hasEnv() { … } Env getEnv() { … } int getNumExpr() { … } Expr getExprs(int i) { … } // setter 他省省略略 } 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 10 /26
- 11. 属性 AST が持つ情報 — JastAdd ではメソッドのように⾒見見える — eval() は属性として定義できる — syn と inh の 2種類 属性の定義はアスペクトに記述 — すべてのクラスの eval() は Eval アスペクトに — すべてのクラスの print() は Print アスペクトに — 分けないと各クラスのコードがごちゃごちゃに… 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 11 /26
- 12. syn 属性 1/2 super クラスの属性をメソッドのように上書き可 — 通常のメソッドと概念念的には同じ AspectJ のような⽂文法 aspect Eval { syn int Expr.eval(); // Expr クラスの eval() 属性の宣⾔言 // Expr クラスの属性を上書き eq Plus.eval() = getLeft().eval() + getRight().eval(); // メソッド⾵風にもかける eq Mult.eval() = { return getLeft().eval() * getRight().eval(); } eq Literal.eval() = getValue(); eq Var.eval() = ここは後で!; } 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 12 /26
- 13. syn 属性 2/2 syn 属性は下から上の順番で値が決まる Program 13 x = 3 + y = 1 eval() 3 * 10 eval() 3 1 x y 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 13 /26
- 14. 変数の値はどうやって？ 変数アクセスのノードから値はすぐに分からない Java で頑張ると… class Var extends Expr { Program int eval() { // ID は変数名 return lookup(getID()); } x = 3 + y = 1 int lookUp(String id) { * 10 } x y } 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 14 /26
- 15. 変数の値はどうやって？ 変数アクセスのノードから値はすぐに分からない Java で頑張ると… class Var extends Expr { Program int eval() { // ID は変数名 return lookup(getID()); } x = 3 + y = 1 int lookUp(String id) { n = this; for (;;) { * 10 n = n.getParent(); if (n instanceof Program) { Program p = (Program)n; return p.getEnv().value(id); x y }}}} 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 15 /26
- 16. inh 属性 指定したサブツリーが持つ属性の値を 上から下へ値を伝播 — 実際にやっていることは1つ前のコードと同じ aspect LookUp { // 変数アクセスは lookUp 属性を持つ Program inh int Var.lookUp(String id); getExprs() // Program の Expr 以下のすべての lookUp x = 3 // 属性の値を決める + y = 1 eq Program.getExpr().lookUp(String id) = // this は Program のオブジェクト this.getEnv().value(id); } lookUp("x") = 3 * 10 lookUp("y") = 1 aspect Eval { : 略略 : eq Var.eval() = lookUp(getID()); x y } 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 16 /26
- 17. おまけ lazy を付けると属性値の計算をキャッシュ — ただし、ノードの状態が変化したかどうかの判定に バグがあるような… aspect LookUp { // id の値に対する戻り値をキャッシュ lazy inh int Var.lookUp(String id); eq Program.getExpr().lookUp(String id) = this.getEnv().value(id); } 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 17 /26
- 18. 注意: 2種類の⽊木 syn 属性 — AST を表現するクラスのサブクラスに属性が継承される inh 属性 Program — AST そのものの親から⼦子へ 属性値を伝播 x = 3 + y = 1 ASTNode * 10 Program Expr Env x y Plus Mult Var Literal 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 18 /26
- 19. ここまでのまとめ JastAdd は AST クラスの実装のサポート — クラス階層 — 親⼦子関係の定義 — geKer, seKer の定義 属性のための⾔言語機構 — inh: 通常のメソッドでは⾯面倒な親ノードからの値取得も 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 19 /26
- 20. AST の書き換え ⾔言語拡張が簡単にできることが多い — ⾔言語拡張から既存の形へ変換 — 属性の追加・変更更も必要 JastAdd は書き換えのための⾔言語機構も提供 Java に loop ⽂文の追加 — 条件を指定しないループ loop { l = System.in.readln(); if (l == null) break; System.out.println(l); } 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 20 /26
- 21. JastAddJ の拡張 NullCheck などサンプルのファイルを変更更するのがや りやすい — ant, Java のクラスパスの知識識が必要 ステップ1: AST の定義 — JastAddJ が提供する *.ast ファイルと ant で連結する • 他の AST がどのように定義されているか⾒見見ると良良い LoopStmt: Stmt ::= Body:Stmt; 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 21 /26
- 22. JastAddJ の拡張 字句句解析のためのキーワードを追加 (*.flex ファイル) <YYINITIAL> { ”loop" { return sym(Terminals.LOOP); } } 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 22 /26
- 23. JastAddJ の拡張 構⽂文解析のルールを追加 (*.parser ファイル) — statement.s statement をパースして、作られたノードを s で受け取る — while_stetement を参考に書いた Stmt statement = loop_statement.l {: return l; :} ; Stmt statement_no_short_if = loop_statement_no_short_if.l {: return l; :} ; LoopStmt loop_statement = LOOP statement.s {: return new LoopStmt(s); :} ; LoopStmt loop_statement_no_short_if = LOOP statement_no_short_if.s {: return new LoopStmt(s); :} ; 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 23 /26
- 24. Rewriter で⽊木を書き換え loop を while に書き換えてしまう — 意味解析などは while のコードがそのまま使われる — when 節で書き換える条件も書ける • JastAddJ の中でどのように使われているか⾒見見ると⾯面⽩白い Loop aspect LoopToWhile { rewrite LoopStmt { Block to WhileStmt { Expr cond = new BooleanLiteral(true); Stmt body = getBody(); return new WhileStmt(cond, body); }}} While true Block 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 24 /26
- 25. Rewrite 中の注意 ⽣生成中のノードからは inh 属性を呼べない — 厳密には⽣生成中のノードより親から伝播されるもの — NullPointerExcepkon になる rewrite 中 before aFer parent がまだ無い！ aKr Block Block While Loop While Block true Block true Block 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 25 /26
- 26. 後半のまとめ 拡張部分の構⽂文解析と AST は⽤用意する 既存の Java の AST に変換して既存のコードを再利利⽤用 — loop の例例では、意味解析やコード⽣生成を再利利⽤用 追加の属性が必要な場合 — 前半と同じようにアスペクトを実装する 2012/07/31 JastAdd & JastAddJ クイックチュートリアル 26 /26