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</head>
<body class="article">
<div id="header">
<h1>Haxe 実践マクロ</h1>
<div class="details">
<span id="author" class="author">shohei909</span><br>
</div>
</div>
<div id="content">
<div class="sect1">
<h2 id="_はじめに">1. はじめに</h2>
<div class="sectionbody">
<div class="sect2">
<h3 id="_この本は何">1.1. この本は何？</h3>
<div class="paragraph">
<p>Haxeのマクロについての解説本です。マクロの実用例とTipsを紹介していきます。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p><a href="https://techbookfest.github.io/">技術書典</a>に出したかったのですが、落選したのでGithub上で公開しています。</p>
</div>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_haxeとは">1.2. Haxeとは</h3>
<div class="paragraph">
<p>Haxeは静的型付けのプログラミング言語です。特徴的なのはその出力ターゲットの豊富さで、以下の3種類のバイトコードと8種類ソースコードへコンパイルすることが可能です。</p>
</div>
<div class="ulist">
<ul>
<li>
<p>バイトコード</p>
<div class="ulist">
<ul>
<li>
<p>Flash</p>
</li>
<li>
<p>Neko（Haxe Foundationが開発しているVM用）</p>
</li>
<li>
<p>hl（Haxe Foundationが開発している中間言語）</p>
</li>
</ul>
</div>
</li>
<li>
<p>ソースコード</p>
<div class="ulist">
<ul>
<li>
<p>JavaScript</p>
</li>
<li>
<p>ActionScript3</p>
</li>
<li>
<p>C#</p>
</li>
<li>
<p>Java</p>
</li>
<li>
<p>Python</p>
</li>
<li>
<p>C++</p>
</li>
<li>
<p>PHP</p>
</li>
<li>
<p>Lua</p>
</li>
</ul>
</div>
</li>
</ul>
</div>
<div class="paragraph">
<p>標準ライブラリはすべての出力ターゲット(または複数のターゲット)で利用可能なパッケージと、それぞれの出力ターゲット側の標準ライブラリの両方が提供されています。このためHaxeではクロスプラットフォームで動作するようなプログラムと、特定のターゲットに強く依存するようなプログラムの両方を書くことができます。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>HaxeはもともとはActionScriptの代替として開発されていたもので、文法もActionScript3によく似ています。ただ、ActionScript3に似ているというだけではなく、以下のようなActionScript3には無い機能を多く備えています。</p>
</div>
<div class="ulist">
<ul>
<li>
<p>型推論</p>
</li>
<li>
<p>型パラメータ（ジェネリクス）</p>
</li>
<li>
<p>enum（一般化代数データ型、GADT）</p>
</li>
<li>
<p>パターンマッチング</p>
</li>
<li>
<p>typedef（型エイリアス）</p>
</li>
<li>
<p>構造的部分型付け</p>
</li>
<li>
<p>配列内包表記、マップ内包表記</p>
</li>
<li>
<p>文字列内での変数展開</p>
</li>
<li>
<p>マクロ</p>
</li>
</ul>
</div>
<div class="paragraph">
<p>この本ではマクロの機能について、くわしくあつかいます。</p>
</div>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_この本を読むうえで">1.3. この本を読むうえで</h3>
<div class="paragraph">
<p>この本はHaxeの入門書ではないので、Haxeの基本文法やインストール手順などに触れません。ただHaxeを知らないプログラマでも読めるように、具体的にマクロがどのような問題を解決するのかに焦点を当てています。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>マクロはあつかいの難しい機能ですが、同時にとても魅力的な機能です。Haxeを知らない方も、この本を読んでいただいてその世界を感じていただけたらと思います。</p>
</div>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_haxeのバージョンについて">1.4. Haxeのバージョンについて</h3>
<div class="paragraph">
<p>この本では、Haxe 3.3.0 RC1のバージョンを前提に書かれています。</p>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div class="sect1">
<h2 id="_マクロの基本事項">2. マクロの基本事項</h2>
<div class="sectionbody">
<div class="sect2">
<h3 id="_ハロー_マクロ">2.1. ハロー、マクロ</h3>
<div class="paragraph">
<p>Haxeのマクロは、Haxeのコンパイラの振る舞いをHaxeのコードで操作できる機能です。これがどういうことか理解するために、以下のコードを見てください。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-haxe" data-lang="haxe">import haxe.macro.Context;
class HelloMacro {
public static function hello():Void {
Context.error("Something Wrong!?", Context.makePosition({min:0, max:2, file:"HelloMacro.hx"}));
}
}</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>これを<code>HelloMacro.hx</code>という名前で保存して、以下のコマンドでコンパイルをします。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code>haxe --macro HelloMacro.hello()</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>この引数はコンパイルの初期化段階で<code>HelloMacro.hello()</code>関数を呼び出す指定をしています。そして、この結果はコンパイルエラーです。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code>HelloMacro.hx:1: characters 0-2 : Something Wrong!?</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>しかし、これで問題ありません。これが意図した動作です。上のサンプルは、コンパイルエラーを起こすように命令をしています。そして、エラーの発生位置として<code>HelloMacro.hx</code>ファイルの0から2文字目を指定しています。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>これがまさに「Haxeのコンパイラの振る舞いをHaxeのコードで操作する」ということです。もちろんマクロでできるのはそれだけではありません。Haxeの抽象構文木(AST)にアクセスして書き換えたり、クラスに変数を追加したり、リソースの埋め込みを行ったり、コンパイルのさまざまな過程に介入することができます。</p>
</div>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_haxeのコンパイルの過程">2.2. Haxeのコンパイルの過程</h3>
<div class="paragraph">
<p>マクロとコンパイルには深い関係がありますから、まずHaxeのコンパイルがどのように進むのか知っておくとよいでしょう。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>以下は、コンパイルの過程を簡単な図にしたものです。</p>
</div>
<div class="imageblock">
<div class="content">
<img src="resources/images//compile.png" alt="コンパイル過程">
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>マクロを使用した場合、この内、ソースから型付きASTまでの過程は2重に動作します。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>つまり、1つ目はマクロのコードを読み込むため、2つ目は実際のコードを出力するためのものです。マクロとして読み込まれたコードは、実際出力のためのコンパイルの各過程を操作するのに使用されます。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>同一のファイル内で、マクロ用の読み込みと、実際出力の読み込みで、別々のコードを読みこみさせたい場合、<code>macro</code>コンパイル条件フラグで分岐をさせます。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>例を見てみます。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-haxe" data-lang="haxe">#if macro
class Macro {}
#else
class Main {}
#end</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>このように記述した場合、マクロの読み込み時には<code>class Macro {}</code>として解釈されて、実際の出力用には<code>class Main {}</code>として解釈されます。</p>
</div>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_マクロの種類">2.3. マクロの種類</h3>
<div class="paragraph">
<p>Haxeのマクロはいくつかの種類があります。この本では以下の4種類に分けてあつかいます。かっこ内は、出力用のコンパイルがどの段階のときに実行されるかです。</p>
</div>
<div class="ulist">
<ul>
<li>
<p>初期化マクロ（初期化段階）</p>
</li>
<li>
<p>式マクロ（構文解析の途中）</p>
</li>
<li>
<p>ビルドマクロ（構文解析の途中）</p>
</li>
<li>
<p>イベントハンドラ(<code>onGenerate</code>は生成前、<code>onAfterGenerate</code>は生成後)</p>
</li>
</ul>
</div>
<div class="paragraph">
<p>次の章から、それぞれが具体的にどういうものなのか実用例と共にみていきます。</p>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div class="sect1">
<h2 id="_初期化マクロ">3. 初期化マクロ</h2>
<div class="sectionbody">
<div class="paragraph">
<p>初期化マクロはもうすでに見ています。最初のコンパイルエラーの例がそうでした。コンパイラオプションで関数を指定するとコンパイルの初期化段階で実行されます。</p>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_ビルド日時の埋め込み">3.1. ビルド日時の埋め込み</h3>
<div class="paragraph">
<p>例えばスマートフォンアプリの開発をしていると、いま端末に入っているアプリがいつビルドしたバージョンなのかわからなくなってしまうことがあります。こういった場合、ビルドした日時を開発版のアプリに埋め込んで、画面に表示してしまうといつのバージョンなのかが一目でわかるようになります。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>以下は初期化マクロを使って日時を埋め込んで、出力するサンプルです。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-haxe" data-lang="haxe">import haxe.Resource;
import haxe.io.Bytes;
#if macro
import haxe.macro.Context;
#end
class EmbeddingDate {
public static var DATE_RESOURCE_KEY = "dateResource";
#if macro
public static function initialize():Void {
// 初期化マクロのエントリーポイント
// 現在時刻を取得して文字列に
var dateString = Date.now().toString();
// 文字列をリソースとして埋め込み
Context.addResource(DATE_RESOURCE_KEY, Bytes.ofString(dateString));
}
#end
public static function main():Void {
// アプリの実行時のエントリーポイント
// リソースからビルド日時を取り出して出力
trace(Resource.getString(DATE_RESOURCE_KEY));
}
}</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>これを以下のオプションで、Nekoのバイトコードにコンパイルします。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-sh" data-lang="sh">haxe --macro EmbeddingDate.initialize() -main EmbeddingDate -neko EmbeddingDate.n</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>そして出力されたファイルを実行します。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-sh" data-lang="sh">neko EmbeddingDate.n</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>すると以下のようにビルド日時の出力がされます。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code>EmbeddingDate.hx:30: 2016-04-01 00:00:09</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>今回はマクロから実行時へ情報をわたすのに、<code>Context.addResource</code>関数で情報を埋め込んで、実行時に<code>Resource</code>でそれを取り出す方法をとりました。これはマクロでよく使うパターンです。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>時刻以外にも以下のような情報を見れるようにすると、ビルドした状況が確認できて便利です。</p>
</div>
<div class="ulist">
<ul>
<li>
<p><code>Sys.systemName()</code> : OS</p>
</li>
<li>
<p><code>Context.defines()</code> : コンパイラフラグ</p>
</li>
</ul>
</div>
<div class="paragraph">
<p><a href="http://code.haxe.org/category/macros/">Haxe公式サイトのCookbook</a>では、gitのコマンドを呼び出して、Gitのコミットハッシュ値を埋め込む方法も紹介されています。</p>
</div>
<div class="sect3">
<h4 id="_tips_マクロとnekoパッケージ">3.1.1. Tips: マクロとnekoパッケージ</h4>
<div class="paragraph">
<p>マクロの実行時の標準ライブラリはhaxe.macroパッケージやsysパッケージだけでなくnekoパッケージも利用可能です。</p>
</div>
</div>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_フィールドの削除_型の変更_タグ付け">3.2. フィールドの削除、型の変更、タグ付け</h3>
<div class="paragraph">
<p>HaxeではJavaScriptのライブラリなど出力ターゲット側のライブラリを使いたい場合は、多くの場合、型定義ファイル(extern)を用意します。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>使いたいライブラリが有名なものであれば、多くの場合externをすでに作って公開している人がいるのでそれを使えばよいのですが、このときに問題がある場合があります。それは、使いたいライブラリのバージョンとexternのバージョンが合っていない場合です。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>こういった場合はexternを直接編集してしまいたくなりますが、そうすると元のexternが更新されたときなどに面倒です。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>サードパーティのexternだとちゃんとメンテナンスされないことも多いので、externを自分で編集してしまうのは実際悪くない選択肢です。ただし必要な変更がフィールドの削除や、メタデータタグ、型の変更で済むのであれば、初期化マクロの出番です。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-haxe" data-lang="haxe">#if macro
import haxe.macro.Compiler;
#end
// externクラス
extern class SampleExtern {
public static function test():Void;
public static function test2():Void;
public static function test3():Void;
}
class PatchExtern {
#if macro
public static function initialize():Void {
// SampleExtern.testに非推奨のタグ付け
Compiler.addMetadata("@:deprecated", "SampleExtern", "test", true);
// SampleExtern.test2を削除
Compiler.removeField("SampleExtern", "test2", true);
// SampleExtern.test3の戻り値をStringに変更
Compiler.setFieldType("SampleExtern", "test3", "String", true);
}
#else
public static function main():Void {
// コンパイル時に非推奨の警告が表示される
SampleExtern.test();
// アクセスしようとするとエラー
// SampleExtern.test2();
// 戻り値がStringに変更されているので、traceの引数に使える
trace(SampleExtern.test3());
}
#end
}</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>こうしてマクロで修正をしておくと、元のexternが更新された場合にも比較的ラクに追随することができます。もちろん、このようなフィールドに対する編集はexternでないクラスに対しても同様に可能です。</p>
</div>
<div class="sect3">
<h4 id="_tips_パッチファイル">3.2.1. Tips: パッチファイル</h4>
<div class="paragraph">
<p>変更が複数必要であれば、パッチファイルを使うと良いです。先ほどの例と、同じ意味になるパッチは以下の通りです。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code>@:deprecated static SampleExtern.test
-static SampleExtern.test2
static SampleExtern.test3 : String</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>これを<code>sample.patch</code>というファイル名で保存して、マクロから<code>Compiler.patchTypes</code>で適用します。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code> public static function initialize():Void {
Compiler.patchTypes("sample.patch");
}</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>変更するフィールドが<code>static</code>でない場合は、単純にパッチファイルの各<code>static </code>を消せば動作します。</p>
</div>
</div>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_include">3.3. include</h3>
<div class="paragraph">
<p>通常Haxeでは基本的にコンパイルオプションの<code>-main</code>でmain関数を持つクラスを指定してコンパイルを行いますが、実はこの指定をしなくてもコンパイルは可能です。ここでは初期化マクロからコンパイル対象を指定する方法を紹介します。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p><code>IncludeMacro.hx</code></p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-haxe" data-lang="haxe">import haxe.macro.Compiler;
class IncludeMacro {
public static function initialize():Void {
// libパッケージ以下のすべての型をコンパイル対象に指定
Compiler.include("lib", true);
}
}</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p><code>lib/IncludeSample.hx</code></p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-haxe" data-lang="haxe">package lib;
class IncludeSample {
public function new() {
trace(Math.random());
}
}</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>以上の2つのファイルを使って、以下のコマンドでJavaScriptにコンパイルします。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code>haxe -js lib.js --macro IncludeMacro.initialize()</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>すると、以下のJavaScriptが生成されます。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-javascript" data-lang="javascript">(function (console) { "use strict";
var lib_IncludeSample = function() {
console.log(Math.random());
};
})(typeof console !== "undefined" ? console : {log:function(){}});</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>メインクラスを指定しなくてもコンパイルが成功しており、lib.IncludeSampleクラスが出力結果に含まれているのが分かります。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>このようなコンパイル対象の指定方法はHaxeでJavaScriptのライブラリを作成したい場合に便利です。Haxeはmain関数から到達できないコードを出力コードから省くデッドコード削除機能を備えていますが、上記のような指定を行った場合パッケージ全体を出力に含めた上でそこから使用されていないコードを削除してくれます。</p>
</div>
<div class="sect3">
<h4 id="_tips_expose">3.3.1. Tips: @:expose</h4>
<div class="paragraph">
<p>HaxeからJavaScriptに出力したクラスや関数は、デフォルトではJavaScriptからのアクセスができません。JavaScriptからアクセスしたいクラスや関数には以下のように<code>@:expose</code>のタグを付けてください。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-haxe" data-lang="haxe">@:expose
class IncludeSample {</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>こうするとJavaScritpから、<code>new lib.IncludeSample()</code>や<code>IncludeSample</code>のフィールドが呼び出せるようになります。</p>
</div>
</div>
<div class="sect3">
<h4 id="_tips_ファイル単体でのinclude">3.3.2. Tips: ファイル単体でのinclude</h4>
<div class="paragraph">
<p>パッケージまるごとでは無くファイル1つ1つをincludeしたい場合、単純にコマンドライン上でそのファイルのパスを指定します宇</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code>haxe lib.IncludeSample lib.IncludeSample2</code></pre>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div class="sect2">
<h3 id="_exclude">3.4. exclude</h3>
<div class="paragraph">
<p>JavaScriptターゲットで外部ライブラリを使いたい場合は、JavaScriptで直接書かれたライブラリを使うかHaxeで書かれたライブラリをそのまま使うことが多いですが、まれにHaxeからJavaScriptに出力したコードをまたHaxeから使いたいということがあります。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>例えば、ライブラリ本体とそれに対するプラグインの両方をHaxeで書きたいという場合です。この場合、本体のコードに依存しているプラグインを単純にコンパイルすると、本体側のコードがプラグインに含まれてしまいます。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>このような場合に、初期化マクロで<code>exclude</code>を行うと本体側のコードを出力から削除できます。以下は、先ほどの<code>lib.IncludeSample</code>に依存するようなコードで<code>exclude</code>を行っているサンプルです。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-haxe" data-lang="haxe">import lib.IncludeSample;
#if macro
import haxe.macro.Compiler;
#end
class ExcludeSample {
public function new() {
new IncludeSample();
}
#if macro
public static function initialize():Void {
// libパッケージ以下を、出力結果に含めない
Compiler.exclude("lib");
}
#end
}</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>これをコンパイルします。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-sh" data-lang="sh">haxe ExcludeSample -js exclude_test.js --macro ExcludeSample.initialize()</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>すると、以下が出力されます。</p>
</div>
<div class="listingblock">
<div class="content">
<pre class="highlight"><code class="language-javascript" data-lang="javascript">(function (console) { "use strict";
var ExcludeSample = function() { };
ExcludeSample.main = function() {
new lib.IncludeSample();
};
})(typeof console !== "undefined" ? console : {log:function(){}});</code></pre>
</div>
</div>
<div class="paragraph">
<p>確かに、<code>lib.IncludeSample</code>の呼び出しを行っていますが、<code>lib.IncludeSample</code>自体の実装は含まないようなコードが生成できました。</p>
</div>
<div class="sect3">
<h4 id="_tips_gen_hx_classes">3.4.1. Tips: --gen-hx-classes</h4>
<div class="paragraph">
<p>この本体とプラグインの関係を実現できる機能としては、<code>--gen-hx-classes</code>もあります。<code>--gen-hx-classes</code>のオプションをつけてHaxeのコンパイラを実行すると、ソースコードからその<code>extern</code>を生成することができます。</p>
</div>
<div class="paragraph">
<p>この機能ではjarやswcなどターゲットのライブラリから<code>extern</code>を生成することもできるのでその用途で使用されることも多いです。</p>
</div>
</div>
<div class="sect3">
<h4 id="_tips_初期化マクロとhaxe_macro_compiler">3.4.2. Tips: 初期化マクロとhaxe.macro.Compiler</h4>
<div class="paragraph">
<p>初期化マクロで指定する関数は自作の関数でなくても、標準ライブラリの関数を直接指定することが可能です。つまり、<code>exclude</code>の例は以下のコマンドでも同じ結果になります。</p>
</div>