Objectie-C de ラムダ

Objective-C
de
lambda
松浦明彦
@matu_ani
1
13年9月4日水曜日

自己紹介
• コップ本読んでる途中な程度
• 札幌C++勉強会メンバー（最年長ｗ）
•

「プログラミングの魔導少女」：巻末記事

•
•

「C++の設計と進化」（通称：D&E）

• 監修メンバー
「ストラウストラップのプログラミング入門」
（通称：鈍器ｗ）

• ジャズと酒が趣味、シングルパパです。
2

お話しすること・ねらい
• Objective-Cの紹介がてら、関数型つなが
りでObjective-Cのラムダ式（Blocks）に
ついてお話します。

•

めざせBlocks完全制覇！！

• 実装・シンタックス寄り、現場的なお話し
です。

• 関数型的なお話は殆どありません m(_ _)m
3

もくじ
• Objective-C 文法基礎
• Objective-C Blocks基礎
• Objective-C Blocks応用
• C++とBlocks
4

Objective-C
文法基礎
さらっと流します...

5

Objective-Cとは
• C言語にオブジェクト指向機能を追加：☓
• Smalltalk風 Object Systemの言語環境にて、C
言語も使うことが出来る：○

• Cの言語仕様自体には、何も足さない何も引かない。

6

Objective-Cとは
• C言語にオブジェクト指向機能を追加：☓
• Smalltalk風 Object Systemの言語環境にて、C
言語も使うことが出来る：○

• Cの言語仕様自体には、何も足さない何も引かない。
スクリプト言語並の動的言語と静的型付
け言語が共存するハイブリッドな環境
6

Smalltalk 例
"initializeメッセージをaMyObjectに送信"
aMyObject initialize.
"引数30のsetSizeメッセージをaSquareに送信"
aSquare setSize : 30.
"オブジェクト「３」にセレクタ「+」を引数「4」で送信"
total := 3 + 4.

7

Objective-Cでのメッセ
ージ送信

• メソッド呼び出しは、メッセージ（セ
レクタ）送信の結果である。
// 単項メッセージ(引数なし)
[receiver msg];
// receiver->msg();
// 引数付きメッセージ
val = [receiver msg: arg1 with: arg2];
// val = receiver->msg( arg1, arg2 );
8

Objective-Cでのメッセ
ージ送信

• メソッド呼び出しは、メッセージ（セ
レクタ）送信の結果である。
// 単項メッセージ(引数なし)
[receiver msg];
// receiver->msg();

[] で囲う
メッセージキーワード

// 引数付きメッセージ

val = [receiver msg: arg1 with: arg2];
// val = receiver->msg( arg1, arg2 );
8

クラスの宣言・定義
• クラスの宣言・定義には@コンパイラデ
ィレクティブを使う。

• 通常、宣言部を.hファイル、実装部を.m
ファイルに記述する。（一緒でもよい）

• #importは#includeと基本同じだが、二
重includeしない。
9

#import <Foundation/Foundation.h>
// クラスの宣言
@interface MyClass : NSObject {
int val;
}
- (id)init;
+ (void)classMethod:(id)arg; // クラスメソッド
- (id)method:(NSObject*)arg1 with:(int)arg2;
@end
// 実装
@implementation MyClass
+ (void)classMethod:(id)arg {
// some operation
}
- (id)method:(NSObject*)arg1 with:(int)args2 {
return obj;
}
@end

10

制御構文
• if,while,for,とか、JavaやC++と同じ。
AlarmFake* f = [[AlarmFake alloc]init];
if( [f conformsToProtocol:@protocol(Alarm)]
{
// ・・・
}

11

)

基礎編、もうちょい
• C/C++との共存
• メモリ管理について

12

C/C++との共存
• 普通にC/C++が使える。
• C++を使う場合、.mでなく、.mmにす
る。（ていうか基本.mmにすべし）

• boostも使える。
• Xcode4.2のllvm-clangはC++11（一
部）も！
13

#import <Foundation/Foundation.h>
#include <iostream>
#include <boost/shared_ptr.hpp>
class CppClass{
public:
C++のクラス
! CppClass(){}
! void print() const {
! ! std::cout << "CppClass::print" << std::endl;
! }
};
@interface ObjcClass : NSObject
- (void)print;
@end
Objective-Cのクラス
@implementation ObjcClass
- (void)print {
! NSLog(@"ObjcClass print");
}
@end
void boost_test(){
! boost::shared_ptr<CppClass> p(new CppClass);!
! ObjcClass* oc = [[ObjcClass alloc]init];!
! [oc print]; // ObjcClass print
! p->print(); // CppClass::print
}
14

メモリ管理
• Objective-Cのクラスは静的には生成で
きない。必ずallocする。
MyObject* obj = [[MyObject alloc] init];
[obj method :arg with:10];

15

参照カウンタ
• 難敵：retain,release,autorelease
MyObject* obj = [[MyObject alloc] init]; // 参照カウント１
[obj retain]; // 参照カウント２
NSLog(@"count=%d", [obj retainCount] ); // count=2
[obj release] ; // 参照カウント１
[obj release] ; // 参照カウント０，開放される
・・・
// メモリプールが有効なあいだ生きてる
MyObject* obj = [[[MyObject alloc] init] autorelease];
[obj retain]; // 参照カウント２、メモリプールの生き死に関わらず保持した
い！

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簡単にリークするｗ
• release忘れ
• retainしすぎ
• autorelease忘れ
• しかも、これらが絡み合うｗｗ
• ..... Appleが示した解決策は
17

Automatic Reference
Counting (ARC)

• iOS5、MacOSX10.6から
• Xcode4.2ではデフォルト
• 参照カウンタ管理をコンパイル時に解決し
てくれる。ヽ(^。^)ノ
• retain/release/retainCount等は書かなく
ていい。
•

てか、書いたらコンパイルエラー orz

• GCとは別（GCもオプションであり）
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その他の機能
•
•
•
•
•
•
•
•
•

ランタイムシステム
プロパティ
プロトコル
カテゴリ
クラスエクステンション
クラスクラスタ
例外
GC
高速列挙

•

・・・などなど、あと、フレームワークには一切触れてません

19

Objective-C
Blocks

20

Blocks基礎

21

Blocksって
• ようはラムダです。
•

ラムダ式のリテラル

• MacOSX 10.6/iOS 4.0以降
• AppleのC言語の拡張
•

http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/
www/docs/n1370.pdf

22

Declaring a Block

•
•

シンタックスはCの関数ポインタと似ている。
^ を使う。
23


Using a Block
void (^b1)(int) = ^(int x){NSLog(@"Hello Blocks %d",x);};
b1(100); // Hello Blocks 100
// パラメータ無しなら定義側は()を省略してもOK
void (^b2)() = ^{NSLog(@"Hello Blocks 2");};
b2(); // Hello Blocks 2

24

パラメータにBlock
void blocks_caller( void (^f)(void) )
{
! f();
}
void blocks_test()
{
! blocks_caller( ^(){ NSLog(@"test1");} );
}

25

Blocksどーよ
• 最近のCocoaAPI は積極的にBlockを

使う傾向にある（iCloud APIとか）。

• なんだかんだメモリ管理を意識。

Automatic Reference Counting
(ARC) のもとで使うのが良さそう。

• 過渡期っぽい.....が、今後は重要なプロ
グラミングスタイルと思われ。
26

Blocks応用
といっても、
キャプチャとかBlockの寿命とかそのへん

27

変数のキャプチャ
• ローカル変数、グローバル変数をBlock
内で使用可能

• ローカル変数はデフォルトで、イミュー
タブル、かつBlock構築時のコピー

28

キャプチャの例
int g=999; // グローバル変数
・・・
int x = 100;
void (^b)() = ^(){NSLog(@"x=%d g=%d",x,g);};
b(); // x=100 g=999
x=200;
b(); // x=100（変わらず）
g=888;
b(); // x=100 g=888
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ミュータブルで共有なキャ
プチャ
__block int x=100;
void (^b)() = ^(){NSLog(@"x=%d g=%d", x++, g);};
b(); // x=100 g=999
b(); // x=101 g=999
x=200;
b(); // x=200 g=999

30

クラスで使う
@interface testClass : NSObject{
int x_;
}
-(void) myprint;
-(void) print:(void(^)(int x))printer;
@end
@implementation testClass
-(void)print:(void (^)(int x))printer {
printer(x_);
}

testClass* t = [[testClass alloc]init];
[t print:^(int x){ NSLog(@"my printer x=%d", x);}];
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selfのキャプチャ
-(void)myprint { // testClassのメソッド
x_ = 100;
void(^b)()=^{ NSLog(@"x_=%d", x_);};
b(); // x_ = 100
x_ = 200;
b(); // x_ = 200 !!（コピーと違うの？？）
// こう書いているのと同じ
}

void(^b2)()=^{ NSLog(@"testClass x_=%d", self->x_);};

• メンバー変数がキャプチャされているのではない
• selfがキャプチャされている！
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高階関数、部分適用
C#
Func<int, Func<int, int>> f = x => y => x + y;
Func<int, int> fc = f(1);
int x = fc(3); // 4 (1 + 3)

C++11
auto f = [](int x){ return [x](int y){return x+y;}; };
auto fc = f(1);
int x = fc(3); // 4 (1 + 3)

33

Blockだと。。
void blocks_test()
{
! typedef int (^add_function)(int);
! add_function (^f)(int) =
! ! ! ! ! ^(int x){
! ! ! ! ! ! return Block_copy(^(int y){ return x+y;});
! !

! ! ! };

! add_function fc = f(1);
! NSLog(@"blocks_test() fc=%d", fc(3)); // 4 (1 + 3)
! Block_release(fc);
}

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Blocks大事なこと
• Blockの生存期間はそのスタックと同じ。
• スタック外で使うならコピーが必要。
•
•

Block_copy / Block_release
ただ、コピーしなくてもコンパイル通る（事が多い）し、
動くから恐ろしい。

• ARCのもとでは Block_copy /
Block_release 不要。

•

てかコンパイルエラーになる
35


ARCありなら...
void blocks_test()
{
! typedef int (^add_function)(int);
! add_function (^f)(int) =
^(int x){return ^(int y){return x+y;};};
! add_function fc = f(1);
! NSLog(@"blocks_test() fc=%d", fc(3)); // 4 (1 + 3)
}

すっきり(^^)
36

軽くまとめ
• ローカル変数のキャプチャはデフォルトで

イミュータブルかつBlock構築時のコピー。

• __block修飾されたローカル変数は、ミュー
タブルとなり、そのスタック内のblockで共
有される。

• Blockの寿命はスタックと同じ。スタック外
でも使いたければcopyが必要。

• ARCが吉
37

BlocksとC++
実はここを一番話したかったという噂もｗ...

38

C++11のfunction<T>
にBlockを
std::function<void(int)> f
= ^(int x){NSLog(@"Hello function!! x=%d",x);};
f(1); // Hello function!! x=1
f(2); // Hello function!! x=2

std::function<T>は、Blocks対応に書き換え
てあるのかな？？

39

簡易function作った
template<typename R, typename ...V>
struct my_function {
struct HolderBase{
virtual R run(V... arg)=0;
};
template<typename F>
struct Holder : HolderBase {
F f_;
Holder(F f):f_(f){}
virtual R run(V... arg) {
return f_(arg...);
}
};
boost::scoped_ptr<HolderBase> holder_;
template<typename F>
my_function(F f) : holder_(new Holder<F>(f) ){}
R operator()(V... arg) {
holder_->run(arg...);
}
};
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my_functionにも
my_function<void,int> mf(^(int x){NSLog(@"my_function!! x=%d",x);});
mf(100); // my_function!! x=100

• my_functionにBlocks固有のコードは無い。
• BlocksはObjC固有の型だが、C++のジェネリッ
ク型システムはそれを吸収した（とも言えるか
と）。

• 無論、std::functionは変更不要

。

（のはず）

41

C++11 autoで型推論
// blockをautoで型推論
auto af = ^(int x){NSLog(@"Hello C++11 auto!! x=%d",x);};
af(5); // Hello C++11 auto!! x=5
// 高階関数も楽チン
auto f = ^(int x){ return ^(int y){ return x+y;};};
auto fc = f(1);
NSLog(@"Hello C++11 auto!! fc=%d",fc(3)); // fc=4

42

C++11 autoで型推論
// blockをautoで型推論
auto af = ^(int x){NSLog(@"Hello C++11 auto!! x=%d",x);};
af(5); // Hello C++11 auto!! x=5
// 高階関数も楽チン
auto f = ^(int x){ return ^(int y){ return x+y;};};
auto fc = f(1);
NSLog(@"Hello C++11 auto!! fc=%d",fc(3)); // fc=4

やっぱC++かわいいw
42

ご清聴
ありがとうございました

43

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