アノテーション

アノテーションを使うとソースコードに特定の機能に関するメタデータを追加することができます。型、メソッド、そしてインスタンス変数にアノテーションを与えることができます。標準ライブラリの JSON::Field のようなユーザー定義のアノテーションは、annotation キーワードで定義されます。いくつかの組み込みアノテーションはコンパイラによって提供されます。

ユーザーは classstruct を定義するのと同じように、独自のアノテーションを annotation キーワードを使って定義できます。

annotation MyAnnotation
end

アノテーションは次のものに与えることができます。

  • インスタンスメソッドとクラスメソッド
  • インスタンス変数
  • クラス、構造体、列挙型、そしてモジュール
annotation MyAnnotation
end

@[MyAnnotation]
def foo
  "foo"
end

@[MyAnnotation]
class Klass
end

@[MyAnnotation]
module MyModule
end

応用

アノテーションはインスタンス変数や型、メソッドにメタデータを与えるのに最適な機能です。そして、そうして与えたメタデータはコンパイル時にマクロを使って読み出すことができます。アノテーションの主な利点の一つはインスタンス変数やメソッドに直接適用できるということです。これによって、プロパティやメソッドを作るために標準のマクロを使う必要がなく、クラスがより自然に見えるようになります。

アノテーションのいくつかの応用例:

オブジェクトのシリアライズ

インスタンス変数がどのように、どんなキーとしてシリアライズされるかを決めるために、アノテーションを使うことができます。Crystal の JSON::SerializableYAML::Serializable はそのようなアノテーションの例です。

ORM

アノテーションを、プロパティをORMのカラムに指定するために使うことができます。インスタンス変数の型と名前は TypeNode から読み出すことができます。これによってORMに固有のマクロを無くすことができます。また、nilを許容することや、カラムの名前、主キーかどうかなどのカラムに関するメタデータをアノテーション自身に格納することもできます。

フィールド

アノテーションにデータを格納することができます。

annotation MyAnnotaion
end

# フィールドはキー/値のペアにできる
@[MyAnnotation(key: "value", value: 123)]

# 位置指定でもよい
@[MyAnnotation("foo", 123, false)]

キー/値

アノテーションの格納したキー/値のペアの値はコンパイル時に [] メソッド経由でアクセスできます。

annotation MyAnnotation
end

@[MyAnnotation(value: 2)]
def annotation_value
  # キー名は `String`、`Symbol` もしくは `MacroId` の必要があります
  {{ @def.annotation(MyAnnotation)[:value] }}
end

annotation_value # => 2

named_args メソッドを使うと、アノテーションのすべてのキー/値のペアを NamedTupleLiteral として取得できます。このメソッドはデフォルトですべてのアノテーションに定義されていて、その結果は各アノテーションごとに一意です。

annotation MyAnnotation
end

@[MyAnnotation(value: 2, name: "Jim")]
def annotation_named_args
  {{ @def.annotation(MyAnnotation).named_args }}
end

annotation_named_args # => {value: 2, name: "Jim"}

このメソッドは NamedTupleLiteral を返すので、この型の持つすべてのメソッドが使えます。特に #double_splat を使うと、アノテーションの引数をメソッドに渡すのは容易になるでしょう。

annotation MyAnnotation
end

class SomeClass
  def initialize(@value : Int32, @name : String); end
end

@[MyAnnotation(value: 2, name: "Jim")]
def new_test
  {% begin %}
    SomeClass.new {{ @def.annotation(MyAnnotation).named_args.double_splat }}
  {% end %}
end

new_test # => #<SomeClass:0x5621a19ddf00 @name="Jim", @value=2>

位置指定

位置指定の値もコンパイル時に [] メソッドによってアクセスできます。しかし、1度に1つのインデックスにアクセスすることしかできません。

annotation MyAnnotation
end

@[MyAnnotation(1, 2, 3, 4)]
def annotation_read
  {% for idx in [0, 1, 2, 3, 4] %}
    {% value = @def.annotation(MyAnnotation)[idx] %}
    pp "{{ idx }} = {{ value }}"
  {% end %}
end

annotation_read

# このように表示されます
"0 = 1"
"1 = 2"
"2 = 3"
"3 = 4"
"4 = nil"

args メソッドを使うと、アノテーションのすべての位置指定の引数を TupleLiteral として取得できます。このメソッドはデフォルトですべてのアノテーションに定義されていて、その結果は各アノテーションごとに一意です。

annotation MyAnnotation
end

@[MyAnnotation(1, 2, 3, 4)]
def annotation_args
  {{ @def.annotation(MyAnnotation).args }}
end

annotation_args # => {1, 2, 3, 4}

戻り値の型の TupleLiteral はイテレート可能なので、以前の例をより良い方法で書き直すことができます。また、キー/値のときの延長で、このメソッドは TupleLiteralメソッドが使えます。

annotation MyAnnotation
end

@[MyAnnotation(1, "foo", true, 17.0)]
def annotation_read
  {% for value, idx in @def.annotation(MyAnnotation).args %}
    pp "{{ idx }} = #{{{ value }}}"
  {% end %}
end

annotation_read

# このように表示されます
"0 = 1"
"1 = foo"
"2 = true"
"3 = 17.0"

読み出し方法

アノテーションは TypeNodeDef、そして MetaVar から .annotation(type : TypeNode) メソッドを使うことで読み出せます。このメソッドは与えられた型の適用されたアノテーションを表す Annotation オブジェクトを返します。

注意: もし複数の同じ型のアノテーションが適用されていた場合、.annotation最後のものを返します。

@type@def という変数は TypeNode あるいは Def オブジェクトなので .annotation メソッドを使ってアノテーションを取得できます。もちろん、TypeNode のその他のメソッドから取得した TypeNode もしくは Def 型のオブジェクトから取得することもできます。例えば TypeNode.all_subclasses もしくは TypeNode.methods といったメソッドがあります。

TypeNode.instance_vars を使うとインスタンス変数を表す MetaVar の配列が取得できます。そして、これらのオブジェクトからそのインスタンス変数に与えられたアノテーションを取得することができます。

注意: TypeNode.instance_vars は今のところ、インスタンス/クラスメソッドのコンテキストでのみ動作します。

annotation MyClass
end

annotation MyMethod
end

annotation MyIvar
end

@[MyClass]
class Foo
  pp {{ @type.annotation(MyClass).stringify }}

  @[MyIvar]
  @num : Int32 = 1

  @[MyIvar]
  property name : String = "jim"

  def properties
    {% for ivar in @type.instance_vars %}
      pp {{ ivar.annotation(MyIvar).stringify }}
    {% end %}
  end
end

@[MyMethod]
def my_method
  pp {{ @def.annotation(MyMethod).stringify }}
end

Foo.new.properties
my_method
pp {{ Foo.annotation(MyClass).stringify }}

# このように表示されます
"@[MyClass]"
"@[MyIvar]"
"@[MyIvar]"
"@[MyMethod]"
"@[MyClass]"

複数のアノテーションを読み出す

同じ型のアノテーションが1つのインスタンス変数、メソッド、型に適用されていたとき、.annotations(type : TypeNode) メソッドが使えます。これは .annotation(type : TypeNode) がするように動作しますが、ArrayLiteral(Annotation) を返します。

annotation MyAnnotation
end

@[MyAnnotation("foo")]
@[MyAnnotation(123)]
@[MyAnnotation(123)]
def annotation_read
  {% for ann, idx in @def.annotations(MyAnnotation) %}
    pp "Annotation {{ idx }} = {{ ann[0].id }}"
  {% end %}
end

annotation_read

# このように表示されます
"Annotation 0 = foo"
"Annotation 1 = 123"
"Annotation 2 = 123"

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