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Scala macro

上级 3125daaf
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title: macro介绍
categories:
- Scala
tags: [Scala]
description: Scala的宏编程
---
* 目录
{:toc}
# Scala 泛型
- 上界 <:
- 下界 >:
- 视界 <% 允许使用宽松的通过隐式转化的方式关联
- 边界 :
- 协变 +T
- 逆变 -T
演变的其他限定
- <:<
- =:=
- <%<
对于A和B这两种类型,如果编译器可以找到A <:< B类型的隐式值,则它知道A符合B(是B的子类型)。
同样,如果编译器可以找到A =:= B类型的隐式值,那么它知道A和B的类型相同。它们在编码通用类型约束时很有用。
示例如下
```
scala> def prove[T](implicit proof: T) = true
prove: [T](implicit proof: T)Boolean
scala> prove[Null <:< String]
res0: Boolean = true
scala> prove[String <:< AnyRef]
res1: Boolean = true
scala> prove[Null <:< Long]
<console>:9: error: Cannot prove that Null <:< Long.
prove[Null <:< Long]
^
scala> prove[Long <:< AnyRef]
<console>:9: error: Cannot prove that Long <:< AnyRef.
prove[Long <:< AnyRef]
^
scala> prove[AnyRef =:= java.lang.Object]
res4: Boolean = true
scala> trait Foo { type T }
defined trait Foo
scala> val foo = new Foo { type T = Int }
foo: java.lang.Object with Foo{type T = Int} = $anon$1@258361f6
scala> prove[foo.T =:= Int]
res5: Boolean = true
scala> prove[Foo#T <:< AnyRef]
<console>:10: error: Cannot prove that Foo#T <:< AnyRef.
prove[Foo#T <:< AnyRef]
^
scala> prove[Foo#T <:< Any]
res9: Boolean = true
```
# 关于宏
- 宏是程序源代码在编译前完成的对源代码一系列操作的定义
- 宏一般用来动态生成要编译的代码
- C 中的宏
- C 中的宏比较简单
```
#include <stdio.h>
#define PI 3.141592653589
# FLAG 1
define
int main() {

#ifdef FLAG
double v = 3 * PI * 2;
printf("%f\n",v);
#else
double v = 3 * PI * 2;
printf("%d\n",v);
#endif
}
```
# Scala 宏
1. Scala 中的宏要复杂的多,但它对生成代码的方式,提供了更大的灵活性。
2. Scala 宏仍然是用 Scala 写的,一定程序上保证了开发体验的一致。
3. Scala 宏总是要返回一个AST,这需要你对 Scala AST 有一定的了解。
4. 但 Quasiquotes(准引用) 可以帮你轻松生成 AST。
准引用是一种简洁的表示法,使您可以轻松地操作Scala AST 语法树。
## 关于 Context
- Context 封装了一个编译时Universe (scala.reflect.macros.Universe)
- Context 同时也有一个 macroApplication,它提供了一个对宏展开处完整的AST
- 类型检查,编译警告、报错等
## 黑盒和白盒
一般来讲,黑盒(blackbox.Context) 会比 白盒(whitebox.Context) 有更严格的类型检查
### 黑盒例子
黑盒宏的使用, 会有四点限制, 主要方面是
- 类型检查
- 类型推到
- 隐式推到
- 模式匹配
具体看官网 [blackbox-whitebox](https://docs.scala-lang.org/overviews/macros/blackbox-whitebox.html)
```scala
import scala.reflect.macros.blackbox
object Macros {
def hello: Unit = macro helloImpl
def helloImpl(c: blackbox.Context): c.Expr[Unit] = {
import c.universe._
c.Expr {
Apply(
Ident(TermName("println")),
List(Literal(Constant("hello!")))
)
}
}
}
```
### 白盒例子
```scala
import scala.reflect.macros.blackbox
object Macros {
def hello: Unit = macro helloImpl
def helloImpl(c: blackbox.Context): c.Tree = {
import c.universe._
//可见写起来黑盒也更方便
c.Expr(q"""println("hello!")""")
}
}
```
了解了Macros的两种规范之后,我们再来看看它的两种用法,一种和C的风格很像,只是在编译期将宏展开,减少了方法调用消耗。
还有一种用法,我想大家更熟悉,就是注解,将一个宏注解标记在一个类、方法或者成员上,就可以将所见的代码,通过AST变成everything。
# 定义一个宏
如果我们要传递一个参数或者泛型呢?
```scala
object Macros {
def hello2[T](s: String): Unit = macro hello2Impl[T]
def hello2Impl[T](c: blackbox.Context)(s: c.Expr[String])(tag: c.WeakTypeTag[T]): c.Expr[Unit] = {
import c.universe._
c.Expr {
Apply(
Ident(TermName("println")),
List(
Apply(
Select(
Apply(
Select(
Literal(Constant("hello ")),
TermName("$plus")
),
List(
s.tree
)
),
TermName("$plus")
),
List(
Literal(Constant("!"))
)
)
)
)
}
}
}
```
和之前的不同之处,暴露的方法hello2主要在于多了参数s和泛型T,而hello2Impl实现也多了两个括号
* (s: c.Expr[String])
* (tag: c.WeakTypeTag[T])
## c.Expr
这是Macros的表达式包装器,里面放置着类型String,为什么不能直接传String呢?
当然是不可以了,因为宏的入参只接受Expr,调用宏传入的参数也会默认转为Expr。
这里要注意, 这个`(s: c.Expr[String])`的入参名必须等于`hello2[T](s: String)`的入参名。
## WeakTypeTag[T]
有时我们无法为泛型提供边界,就需要使用WeakTypeTag,此时无法使用TypeTag和ClassTag。但是应尽可能的提供更加具体的类型给WeakTypeTag。
像Manifests一样,TypeTags总是由编译器生成,并且可以通过三种方式获得,typeTag、classTag或weakTypeTag。
[manifests](https://docs.scala-lang.org/overviews/reflection/typetags-manifests.html)
# 关于 Universe
- scala.reflect.api.Universe 提供了一个用来 Scala 反射的完整的操作集合,比如查看类型的成员,或反射出子类型
- scala.reflect.api.JavaUniverse 是一个用在 JVM 实例上的对 Scala 反射的一个实现
- scala.reflect.macros.Universe 是在进行 Scala 宏编程时对 Scala 反射的实现
- Universe 可以看作 Scala 反射的一个入口,主要混合了以下一些类型
- Types 类型相关
- Symbols 定义相关
- Trees 抽象语法树相关
- Names term 和 type names 相关
- Annotations 注解相关
- Positions 源码位置相关
- FlagSet represent sets of flags that apply to symbols and definition trees
- Constants 编译时常量相关
想要了解 Universe 最好是应用Scala反射接口,如使用Scala注解。
# 关于 Scala AST
编译器在编译代码前首先会把 source code 解析为编译器更容易消化的抽象语法树 (Abstract Syntax Tree AST)。
[AST在线测试](https://astexplorer.net/)
\ No newline at end of file
......@@ -97,7 +97,7 @@ gRPC - 是Google开发的高性能、通用的开源RPC框架,其由Google主
* 观察者设计模式
# SaaS 和私有部署平台的 gRpc 应用有哪些区别 ?
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* 公有云SaaS平台由提供服务的公司统一运维,环境状态或变化相对可控,网络拓扑相对稳定,请求量高,需要使用高性能高可用的架构,重要服务都需要使用集群提供多个节点多个实例,由此平台本身必定会成为分布式应用,进而需要引入服务注册和发现机制(Consul),避免单个服务或节点上的故障影响SaaS的所有用户。
......
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