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Scalaミニチュートリアル
~Introduction to Scala～

筑波大学大学院システム情報工学研究科
水島　宏太

はじめに
? Scalaの概要について構文ごとに説明します
? Javaと特に異なる文法については

　　Javaと比較して説明します
? ディープなScalaの話はしません

? スカラの話はしません

Scala？
? 最近話題の言語
? Matzにっきなど
? Actorライブラリなどで注目を集めている
? ポストJava？
? 静的型付けオブジェクト指向関数型言語
? 作者：Martin Odersky
? JavaへのGenerics導入の貢献者の一人
? JVM上で動作する処理系
? 近代的な言語仕様

関数型言語？
? 明確な定義は無い
? 副作用無しのスタイルを積極的にサポート？
? OOPと同じくらい曖昧
? 具体例
? 純粋：Haskell
? 非純粋：Scala,SML,OCaml,Scheme,...
? 関数型ではない：C,C++,Java,C#,Ruby,...

hello, world
object HelloWorld {
def main(args :Array[String]) :Unit = {
println("hello, world")
}
}
? objectでシングルトンオブジェクトを定義(後述)
? defでメソッド定義
? Array[String] ≒ String[]
? Unit ≒ void
? 以降、mainの定義は省略

変数の宣言(varとval)
var x = 1 // ≒ var x :Int = 1
var y = 2 // ≒ var y :Int = 2
val z = x + y // ≒ val z :Int = x + y
println(z)
? varで変数(変更可能)を宣言
? Javaの通常の変数と同じ
? 変数の型は省略可能(右辺の型から推論される)
? valで変数(変更不能)を宣言
? Javaのfinalな変数
? 変数の型は省略可能

条件分岐(if)
val num = args(0).toInt
println(
if(num % 2 == 0) "偶数" else "奇数"
)
? Javaのifに類似
? elseを書くと値を返すことができる
? Javaの?:演算子と同じようにも使える
? elseを書かない場合Unit型の値が返る

forによる繰り返し(1)
var sum = 0
for(arg <- args) sum += arg.toInt
println(sum)
? コマンドライン引数の合計値を計算するプロ
グラム
? forでコレクションの要素について繰り返し
? Javaの拡張for文に類似
? 実際には拡張for文よりも強力
? argの型は省略可能(推論される)

forによる繰り返し(2)
for(i <- 1 to 100) {
println(if(i%15 == 0) "FizzBuzz" else if(i%3 == 0) "Fizz"
else if(i%5 == 0) "Buzz" else i.toString)
}
? Fizz Buzzプログラム
? x to yでxからyまでのRangeを生成
? x.to(y)と同じ意味(.や()などを省略可能)

? ifが値を返す
? elseを省略した場合は、Unit型の値を返す

? 整数もオブジェクト → メソッドが呼び出せる

whileによる繰り返し
var sum = 0
var i = 0
while(i < args.length) {
sum += args(i).toInt
i += 1
}
println(sum)
? コマンドライン引数の合計値を計算
? forよりも冗長だが、forよりも高速
? 性能をチューニングしたいときに使う

高階関数(1)
println(args.foldLeft(0)((sum, n) => sum+n.toInt))
グラム
? (x,...) => ...で無名関数を定義
? Javaの無名クラスのようなもの
? 無名関数の引数の型が推論可能なときは省略可能
? foldLeft: 関数を引数に取るメソッド(高階関数)
? ...f(f(f(0, args(0)), args(1)), args(2))...
? 関数型言語でループを書くための一般的な方法

高階関数(2)
println((0/:args)(_+_.toInt))
グラム
? /: ≒ foldLeft
? 末尾に:の付いた演算子は左右逆に適用
? (x /: y)(z) → y./:(x)(z)
? _+_.toInt ≒ (x, y) => x+y.toInt
? 式に「穴を開けた」無名関数を定義

高階関数(3)
import java.io._
def open(path :String)(block :InputStream => Unit) {
val in = new FileInputStream(path)
try { block(in) } finally { in.close; println("closed") }
}
open("hoge.txt"){in => () } // inは自動的にcloseされる
? リソースが自動的にcloseされるopen
? X => Y：「Xを受け取ってYを返す関数」の型
? InputStream => Unit
「InputStreamを受け取り何も返さない関数」
? 引数無しメソッドの呼び出しの()は省略可能

クラス定義(1)
class HelloWorld {
def display() :Unit = println(toString())
override def toString() = "hello, world"
}
(new HelloWorld).display // hello, world
? classに続けてクラス名を記述
? Javaとほぼ同じ

? 返り値の型は省略可能(推論される)
? overrideでメソッドをオーバーライド
? Javaの@Overrideアノテーションと同じ

? overrideを忘れた場合エラー

クラス定義(2)
class Point(val x :Int, val y :Int) {
def +(p :Point) = new Point(x+p.x, y+p.x)
override def toString() = "Point(" + x + ", " + y + ")"
}
val p = new Point(1, 2) + new Point(2, 2)
println(p) // Point(3, 4)
println(p.x, p.y) //(3,4)
? 二次元座標上の点を表現するクラス
? クラス名に続けてコンストラクタ引数を定義
? valをつけると外部から読み取り可能
? 引数のスコープはクラス定義全体
? 演算子は通常のメソッドとして定義

クラス定義(3)
import javax.swing._
class MyFrame extends JFrame("フレーム１") {
setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE)
setSize(800, 600)
}
(new MyFrame).setVisible(true)
? extendsに続けてスーパークラスを指定
? Javaと同じ
? スーパークラスのコンストラクタに渡す引数は
スーパークラス名に続けて記述
? クラス定義中の実行文はインスタンス生成
時に実行される

trait
trait Foo {
def foo() :String = "Foo"
}
trait Bar {
def foo() :String
def bar() :Unit = println(foo() + "Bar")
}
class FooBar extends Foo with Bar
(new FooBar).bar() // FooBar
? traitに続けて名前と記述
? インスタンスが生成できない一種のクラス
? 実装を持つことができる
? 多重継承が可能

object
object MyRunnable extends Runnable {
def run() :Unit = {
for(i <- 1 to 100) print(i)
}
}
new Thread(MyRunnable).start // 12345...100
? シングルトンオブジェクトを定義可能
? newでインスタンスの生成不可能
? クラスと同様にスーパークラスを指定可能

Implicit Conversion(1)
implicit def int2String(i :Int) :String = i.toString
val n = 54321
println(n.substring(0, 3)) // 543
println(n.endsWith(1)) // true
? implicit defで暗黙の型変換を定義
? Int(引数の型)→ String(返り値の型)

? Int型に存在しないメソッドの呼び出しを検出

→ Stringへの暗黙の変換をコンパイラが試みる
? 危険な変換を定義しないようにするのは自己責任
? String → Intなど

Implicit Conversion(2)
class RangeExt(range :Range) {
def exclude(elem :Int) = range.filter(e => e != elem)
}
implicit def range2RangeExt(r :Range) :RangeExt = new RangeExt(r)
for(i <- 1 to 5 exclude 3) print(i) // 1245
? implicit defで暗黙の型変換を定義
? Range(引数の型)→ RangeExt(返り値の型)
? Rangeにexcludeメソッドが追加されたように見える
? 既存のクラスにメソッドを追加(したように見せかけるこ
とが)可能

パターンマッチング(1)
println(args(0) match {
case "apple" => "りんご"
case "grape" => "ぶどう"
case "peach" => "桃"
case _ => "その他"
})
? 式 match { case パターン => ... }
? switch(式) { case 定数: ... }に相当

? _はdefault相当

? 値を返すことができる
? switch文をより強力にしたようなもの

パターンマッチング(2)
println(args match {
case Array("foo","bar") => "FooBar"
case Array("bar","foo") => "BarFoo"
case Array(name) => name
case _ => "default"
})
? パターンにマッチした値を変数に束縛可能
? 1要素の配列について、要素をnameに束縛

? 構造を持ったデータをパターンマッチに使える
? コレクションなど

Case Class
abstract class Exp
case class Add(l :Exp, r :Exp) extends Exp
case class Num(v :Int) extends Exp
def eval(exp :Exp) :Int = exp match {
case Add(l, r) => eval(l) + eval(r)
case Num(v) => v
}
println(eval(Add(Num(1), Num(2)))) // 3
? caseをclassの前に付加して定義
? 名前(...)でインスタンスが生成可能
? パターンマッチに使える

Structural Typing
object Java { def name() :String = "じゃヴぁ" }
object CSharp { def name() :String = "しーしゃーぷ" }
object Scala { def name(): String = "すから" }
def printName(x :{ def name() :String }) = println(x.name)
printName(Java) // じゃヴぁ
printName(CSharp) // しーしゃーぷ
printName(Scala) // すから
? 静的に型チェックされるduck typing
? 特定のシグニチャのメソッド(の集まり)を持

っているかのみがチェックされる

紹介しなかったScalaの機能
? Lazy Value
? 遅延評価
? Generics
? Java Genericsと類似しているが、より強力
? Abstract Type
? Existential Type
? Java Genericsのワイルドカードに似たもの
? Extractor
? XML関係の機能
? リテラル
? パターンマッチング

まとめ
? Scalaの言語仕様の概要を駆け足で紹介
? 制御構文
? OOP機能
? クラス,object,trait
? 関数型の機能
? 高階関数,パターンマッチング, case class
? (おそらく)Scalaに特異な機能
? implicit conversion
? 是非、Scalaを一度お試しください！

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