Swift の可変値と不変値 〜 前回の続き（おまけ）〜 #cocoa_kansai

Swift  カジュアルプログラミング 《基礎》不不変値と可変値 〜～  前回の続き（おまけ）〜～ EZ-‐‑‒NET  熊⾕谷友宏     http://ez-‐‑‒net.jp/ 2015.04.11   @  第61回  Cocoa  勉強会関⻄西

熊谷友宏 http://ez-net.jp/ @es̲kumagai Xcode 5 徹底解説 IP Phone 音でダイヤル 音で再配達ゴッド いつもの電卓 for iPhone いつもの電卓 for iPad 音で再配達

熊谷友宏 http://ez-net.jp/ @es̲kumagai 開催中 #yidev 横浜 iPhone 開発者勉強会

前回 不変値と可変値 Swift にある変数のお話

今回 前回に頂いた質問から見えた いろいろな事柄

前回の内容 ▶ 不変値変数と可変値変数 ▶ 変数は常にコピー ▶ 値に特化した構造体

まずは訂正

訂正 構造体 変数に特化したオブジェクト

訂正 構造体 ▶ データ型？ ▶ オブジェクトとは言わない？

訂正 オブジェクト ▶ オブジェクト指向で 手続きの対象を抽象化する概念 ▶ クラス型のインスタンス ▶ Swift では AnyObject で表現

訂正 型 Type 実体 Instance クラス型 クラス オブジェクト データ型 構造体 データ

整理すると ▶ 型は設計図 - class は クラス型 を設計するもの - struct は データ型 を設計するもの ▶ 型からインスタンスを作る - クラス型から オブジェクト ができる - データ型から データ ができる ▶ データを 値 や 状態 として使う

AnyObject

AnyObject ▶ プロトコルのひとつ ▶ 全てのクラスが暗黙的に準拠 ▶ 明示的には準拠させられない

AnyObject 該当するもの // クラス let obj:AnyObject = MyClass()

AnyObject 該当しないもの // 構造体 let obj:AnyObject = MyStruct() // 整数（構造体） let obj:AnyObject = Int(10) // 文字列（構造体） let obj:AnyObject = String("STR") // 列挙型 let obj:AnyObject = MyEnum.A

AnyObject 該当しないもの // 関数 let obj:AnyObject = reduce // クロージャー let obj:AnyObject = { $0 + $1 }

AnyObject 該当するもの // クラスの型 let obj:AnyObject = MyClass.self 該当しないもの // 構造体の型 let obj:AnyObject = MyStruct.self

AnyObject 意味 オブジェクトの概念を持っているもの 対象 ▶ MyClass （クラスの実体） ▶ MyClass.Type （クラスの型）

AnyObject ところが プロジェクト内のどこかで Foundation をインポートすると…

AnyObject 該当するものが変化 // 構造体 let obj:AnyObject = MyStruct() // 整数（構造体） let obj:AnyObject = Int(10) // 文字列（構造体） let obj:AnyObject = String("STR") // 列挙型 let obj:AnyObject = MyEnum.A

AnyObject なぜ Int や String などの 構造体 が AnyObject になるのか

AnyObject Foundation の中に理由があるはず でも、それを探るのは困難そう NSString や NSNumber が怪しいのですが…

そういえば 前回の懇親会での一幕

Objective-C Bridge String と NSString って どうやってブリッジしているの？

Objective-C Bridge ̲ObjectiveCBridgeable

Objective-C Bridge STEP 1/7 ▶ ブリッジさせたい 構造体 を ̲ObjectiveCBridgeable に準拠 struct MyStruct:_ObjectiveCBridgeable { }

Objective-C Bridge STEP 2/7 ▶ ブリッジする対象のクラスを決定 ▶ AnyObject 相当のものを指定 typealias _ObjectiveCType

Objective-C Bridge STEP 3/7 ▶ ブリッジできるかの判定を実装 ▶ 自身の型がブリッジできるかを判定 static func _isBridgedToObjectiveC() -> Bool

Objective-C Bridge STEP 4/7 ▶ ブリッジするクラスの型を返却 ▶ 必ず _ObjectiveCType.self を返却 public static func _getObjectiveCType() -> Any.Type

Objective-C Bridge STEP 5/7 ▶ ブリッジ後のインスタンスを返却 ▶ 自身の情報から新インスタンスを作成 public func _bridgeToObjectiveC() -> _ObjectiveCType

Objective-C Bridge STEP 6/7 ▶ ブリッジ先から自身にブリッジする ▶ as 演算子によるキャスト動作を実装 public static func _forceBridgeFromObjectiveC( source: _ObjectiveCType, inout result: MyObjCBridgeClass? )

Objective-C Bridge STEP 7/7 ▶ ブリッジ先から自身にブリッジする ▶ as? 演算子によるキャスト動作を実装 public static func _conditionallyBridgeFromObjectiveC( source: _ObjectiveCType, inout result: MyObjCBridgeClass? ) -> Bool

Objective-C Bridge ブリッジ可能な構造体の完成 struct MyStruct : _ObjectiveCBridgeable { typealias _ObjectiveCType = NSString } 用途 let structValue = MyStruct() let string = structValue as NSString

Objective-C Bridge Foundation の Objective-C ブリッジも この方法で実装されているのでしょう ▶ String ▶ Int ▶ Array<T> …

もしかして

再び AnyObject

AnyObject この Objective-C ブリッジと 構造体が AnyObject に変わる事象は 関係している？

AnyObject 関係してました。 // 構造体 let obj:AnyObject = MyStruct() ▶ Swift 構造体が AnyObject に準拠 ▶ AnyObject にブリッジできるから？

AnyObject まとめ ▶ AnyObject はプロトコル ▶ 全てのクラスが暗黙的に準拠する ▶ 原則、クラス以外は準拠しない ▶ AnyObject へブリッジできる 構造体は AnyObject に準拠する

本題

値はコピーされる

前回 変数の特徴 ▶ 代入時に内容をコピー ▶ let と var の相互乗り入れを実現 コピー let value = state コピー let state = value

前回 代入時に必ずしも コピーされるとは限らないのでは？ たぶん そう思います。

コピーの最適化 たぶん 最適化してくれる

コピーの最適化 最適化が介入できそうな場所は… ▶ コンパイラ、プリプロセッサ 言語仕様の範疇で最適化 ▶ オプティマイザー 最終的な最適化の専門フェーズ ▶ 標準ライブラリ 型の設計によるチューニング

コピーの最適化 Swift の強み ▶ 変数は原則コピー 代入時に暗黙的にコピーされる Swift 暗黙コピー var value:Int = source Objective-C 明示コピー NSMutableNumber* value = source.copy();

コピーの最適化 Swift の強み ▶ 変数は原則コピー 代入時に暗黙的にコピーされる ▶ 不変値と可変値が明確 書き変わらない変数を把握できる 裁量でコピーを省きやすい言語仕様

コピーの最適化 オプティマイザーに期待

Array<T> の最適化

Array<T> の最適化 Array は値型（構造体） ▶ 代入時に暗黙コピー ▶ 全ての要素がコピーの対象 Swift 全要素の暗黙コピー var values:Array<Int> = sources

Array<T> の最適化 要素が多いときの処理速度が心配 設計による最適化が図られている

Array<T> の最適化 Array の最適化 ▶ 要素をバッファーで保持 ▶ 代入時はポインターのコピーで済ませる ▶ 内容の書き換え時にバッファーをコピー 内容が変わらないうちは共有する

Array<T> の最適化 コピーの動作（代入時） コピー 配列 配列 バッファーは共有 Buffer

Array<T> の最適化 コピーの動作（書き換え時） 書き込み！ 配列 配列 × Buffer Buffer 遅延コピー

Array<T> の最適化 原則コピーの体をなしつつ 最適化を実現 ▶ 代入時や引数へ渡すときの コピーの負荷は心配無用 ▶ 内容を書き換えるときに負荷が発生

余談

CGImage

CGImage 定義 Objective-C // 実装は隠蔽されているがＣ構造体 typedef struct CGImage *CGImageRef; Swift // 実装は隠蔽 typealias CGImageRef = CGImage

CGImage 定義 Swift ▶ AnyObject である ▶ ̲ObjectiveCBridgeable ではない ▶ Type は ̲̲NSCFType（詳細不明） クラスを使った実装になっている様子

CGImage Objective-C とは違った方法で 最適化が図られていそう

let の遅延初期化

let の遅延初期化 概要 ▶ Swift 1.2 の新機能 ▶ 不変値変数の宣言と初期化を分離可能 Swift let image:UIImage if condition { image = UIImage(named: "maru.png") } else { image = UIImage(named: "batsu.png") }

let の遅延初期化 欠点 ▶ 宣言と初期化の分離 ▶ コードを追わないと値が分からない Swift let image:UIImage if condition { image = UIImage(named: "maru.png") } else { image = UIImage(named: "batsu.png") }

let の遅延初期化 活用できそうな場面がありました。 再帰呼び出し可能なクロージャーを let だけで実現したい場面

let の遅延初期化 Swift 1.1 時代 再帰呼び出し可能なクロージャー ▶ let だけで定義すると未初期化エラー

let の遅延初期化 Swift 1.1 までは 再帰呼び出し可能なクロージャーを let だけで実現しようとすると… ➡ 不動点コンビネーター？

let の遅延初期化 不動点コンビネーター f(g(f)) = g(f) 関数 f を引数に取る関数 g を 次の式を満たすように作る …らしい

let の遅延初期化 不動点コンビネーター ffffff…f(g(f)) = g(f) 関数 g をいっかい嚙ますことで 本来の関数 f を g(f) で再起表現できる …らしい

let の遅延初期化 Swift 1.1 時代 再帰呼び出し可能なクロージャー

let の遅延初期化 Swift 1.1 時代 再帰呼び出し可能なクロージャー

let の遅延初期化 再帰呼び出し可能なクロージャー ▶ var なら宣言と実装を分ければ OK ▶ ただ var の使用はできるだけ避けたい

let の遅延初期化 再帰呼び出し可能なクロージャー ▶ Swift 1.2 からは let でも可能 ▶ let で宣言と実装を分ければ OK

おしまい。

今日の内容 構造体 ▶ オブジェクトとは呼ばなかった AnyObject ▶ 全てのクラスが暗黙的に準拠 ▶ Objective-C ブリッジ可能な構造体も 値のコピー ▶ 代入時はコピー ▶ 最適化（暗黙コピー、配列型の設計）