Smalltalkのメソッド探索の仕組みを自在にいじってみるという話

1. 第27回 Smalltalk勉強会 - Smalltalkの超能力
2010 Tetsuya Hayashi
2010 Masashi Umezawa

2. 動機
 Smalltalkのsuperpowers紹介なのでsuper
に関わる何かをしたい
 実際OOPSLA 2008のSmalltalk
superpowers では Travis Griggs さんが
super superの話をした模様
 メソッド探索部分をいじる好例であろう

3. 特徴
 通常のsuper
 メソッド探索を自分のスーパークラスから開始
 super superと書くと…
 メソッド探索を自分のスーパークラスのスーパー
クラスから開始する
 メッセージなので super super super superなどと
書くことも可能
=> オブジェクト指向はさらに自由になったw

4. 作り方
 Travisさんの実装はVisualWorksで
行われていたので、Squeak版を作った
 ついでに調子に乗ってメソッド探索を自分の
サブクラスから開始するsubも作った
 使ったテクニックはほぼ同じ
 割と素直な実装

5. テクニック (1)
 Object >> doesNotUnderstand: aMessage
 理解できないメッセージを受け取ったときにVMから
送信されるコールバック
 aMessage にはもともと送られたメッセージが入る
 Rubyだとmethod_missing
 オーバーライドすると、メッセージを自分以外の
誰かに受け流すことが可能

6. 例: doesNotUnderstand: でプロキシ
 プロキシの実装
MyLogProxy >> doesNotUnderstand: aMessage
Logger log: aMessage.
^ realObj perform: aMessage selector
withArguments: aMessage arguments

7. テクニック (2)
 CompiledMethod
 その名の通り、コンパイルされたメソッド
 各クラスの持つmethoDictionaryに値として格
納されている
○ キーはメッセージセレクタのシンボル
 aClass compiledMethodAt: selector で取り出せる
○ もしくは aClass >> selector
 バイトコードをいじったりもできるが、今回はおとなし
く間接的な起動用に使う

8. 例: CompiledMethodによるメソッド起動
 通常の場合
ord := OrderedCollection with: 1 with: 2.
ord add: 3.
ord := OrderedCollection with: 1 with: 2.
method := ord class compiledMethodAt: #add:.
method valueWithReceiver: ord arguments: #(3).
 CompiledMethod経由では…

9. テクニック (3)
 thisContext
 実行中のコンテキストが入っている特殊変数
○ true, false, nil, self, superに次ぐ、第6の予約語
○ 約束事の少ないSmalltalkでは希有の存在
 典型的にはデバッガの実装などで使われる
 thisContext sender で送信者のコンテキストが
得られる
○ 次々にたどっていくことも可能

10. 例: thisContextでアクセス制御
 privateメソッドの実装 ※
Object >> private
self class = thisContext sender sender methodClass
ifFalse: [SmallTalkAccessViolation private signal]
methodA
self private.
...
 使用例
※ SmallTalk R4.1 - http://smalltalk.smalltalk-users.jp

11. コードの解説(1)
 AnySend というクラスを定義
ProtoObject subclass: #AnySend
instanceVariableNames: 'receiver searchClass'
classVariableNames: ''
poolDictionaries: ''
category: 'SuperSuper'
 receiver ->メッセージの受けとり手
 searchClass -> メソッド探索の起点となるクラス

12. コードの解説(2)
 AnySendはProtoObject(Objectのさらに上)を継承
 ほとんど全てのメッセージに答えられないため、
doesNotUnderstand: が起動される
 CompiledMethodを取り出して起動
doesNotUnderstand: aMessage
^((searchClass whichClassIncludesSelector:
aMessage selector) >> aMessage selector)
valueWithReceiver: receiver
arguments: aMessage arguments

13. コードの解説(3)
 Object >> superを用意
 AnySendをsuper:かsupersuper:で作る
 thisContextで、直前でsuper(変数)を使っているか判断
super
| context sendCode |
context := thisContext sender.
sendCode := context method at: context pc - 2.
^(sendCode == 133)
ifTrue: [AnySend supersuper: self]
ifFalse: [AnySend super: self]

14. コードの解説(4)
 AnySend class >> self:
self: anObject
^self receiver: anObject
searchClass: anObject class
 生成用のクラスメソッドを定義
super: anObject
^(self self: anObject) super
 AnySend class >> super:

15. コードの解説(5)
super
searchClass := searchClass superclass
supersuper: anObject
^(self super: anObject) super
 もう少し生成用のクラスメソッドを
 AnySend class >> supersuper:
 AnySend >> superでsuperclassをずらす
以上。これで動く!!

16. デモ
 super superで真ん中のメソッドを飛ばす

17. 調子に乗ってsubも追加(1)
 AnySend class >> sub:
sub: anObject
^(self self: anObject) sub
 AnySend >> sub
sub
searchClass := searchClass subclass
subclass
^self subclassAt: 1
 Behavior >> subclass

18. 調子に乗ってsubも追加(2)
 Behavior >> subclassAt:
subclassAt: anIndex
| subs |
subs := self subclasses
ifEmpty: [self error: 'No subclass'].
^subs at: anIndex
ifAbsent: [self error:
'No subclass at: ', anIndex printString]

19. サブクラスは１つとは限らない(1)
methodA
((self sub @ 2) sub @ 3) doSomething
 2番目のサブクラスの3番目のサブクラスの
doSomethingを起動
とか書けるとクール!!
methodB
((self sub << ClassA) sub << ClassB) doSomething
 この際だし直接指定もやっておこう

20. サブクラスは１つとは限らない(2)
 AnySend class >> sub
@ anInteger
(searchClass inheritsFrom: receiver class)
ifFalse: [self error: '@ can be used after sub'].
searchClass := searchClass superclass
subclassAt: anInteger
 AnySend >> @

21. サブクラスは１つとは限らない(3)
<< aClass
…"@と同じ"
searchClass := searchClass superclass
subclassClassOf: aClass
 AnySend >> <<
subclassClassOf: aClass
^self subclassAt: (self subclasses indexOf: aClass)
 Behavior >> subclassClassOf:

22. デモ
 subとsuperを使って無限ループ
Top >> doSomethingLoopy
self waitASecond.
self doSomething: 'Hello'.
self sub sub doSomethingLoopy.
Middle >> doSomethingLoopy
self doSomething: '!!!!'.
super doSomethingLoopy.
Bottom >> doSomethingLoopy
self doSomething: 'World'.
super doSomethingLoopy.

23. まとめ
 Smalltalkでは、メソッド探索の仕方などは
簡単にいじれる
 クラスを一つ導入していくつかのメソッドを
追加したのみ
 新たな言語もすぐ作れる
 まじめな開発ではsuper superとか使って
いたらクビです