2016/12/20

この記事はPowerShell Advent Calendar 2016の20日目です。

はじめに

前々回はASTの概要について述べ、最後にAST.FindAllメソッドを使って、ASTから指定のASTノードを検索する方法について説明しました。

前回はASTを再帰的に検索して、木構造を視覚化してみました。

今回もASTを検索する話なのですが、静的解析機能を実装するためのAST Visitorを用いる方法について説明します。が、あらかじめお断りしておきますが、静的解析の実装までは今回はたどり着きません。静的解析ツールをどう作るかorどう作られているか、ということを雰囲気で味わっていただければと。

Visitorパターン

AST Visitorの説明をする前に、まず、Visitorパターンについて簡単に。

Visitorパターン[Wikipedia]というのは、オブジェクト指向言語におけるデザインパターンの1つで、対象オブジェクトを巡回する「訪問者」クラスを定義するものです。Visitorクラスでは、対象クラスごとに行う処理を、個別にvisitメソッドをオーバーロードさせることで定義します。共通のVisitor抽象クラスを継承することで、異なる機能を持ったVisitorクラスを作ることができます。

一方、処理対象クラスには、Visitorオブジェクトを引数に受け取る、acceptメソッドを定義します。acceptメソッドでは、引数として受け取ったVisitorオブジェクトのvisitメソッドを呼ぶことで、処理を実行させます。

なお、処理対象クラスが子要素クラスを持つ場合には、acceptメソッド内で、子要素クラスのacceptメソッドを呼ぶようにします。こうしておくことで、Visitorは処理対象を再帰的に巡回できるようになります。

このように処理対象クラスから、実際に処理を行う機能をVisitorクラスとして分離することで、処理対象クラスに手を加えることなく、Visitorクラスを追加して、処理内容を増やしたりすることが可能になります。

AST Visitorの呼び出し

Visitorパターンを念頭において、AST Visitorの呼び出し方を見ていきましょう。Ast抽象クラスには、以下の2つのVisitメソッドが定義されています。

説明に入る前に注意点。メソッド名は"Visit"となっていますが、Visitorパターンでいうところの"accept"メソッドのことです。なぜメソッド名がAcceptじゃないのかは不明ですが…。

ともかく、AstクラスのVisitメソッドは、AstVisitor抽象クラスを継承したクラスのオブジェクトか、ICustomAstVisitorインターフェースを実装したクラスのいずれかを引数に取ることで、ASTに対する処理を実施します。

AstVisitor抽象クラスを継承、もしくはICustomAstVisitorインターフェースを実装することで、ASTの種類に応じた巡回処理を行うクラスを、自分で定義していきます。

AstVisitor抽象クラス

AstVisitor抽象クラスは、Visitorとしての基本的な機能があらかじめ実装されています。具体的には既に以下の機能は用意されています。

  • ASTの種類に応じたVisitメソッドの定義
    すべての種類のASTに対応するVisitメソッド(50個以上)がVirtualメソッドとして定義されています(※)。例えば、IfStatementAstに対する処理を行うための、VisitIfStatementメソッドがあります。

    ※一般的なVisitorパターンでは、Visitメソッドを対象クラス分オーバーロードさせますが、PowerShellのAstVisitorは対象クラスに応じた別名のメソッドを定義する方式です。これも理由は分かりませんが、オーバーロードにするには多すぎるからかもしれません。

  • 子ノードの再帰的な巡回
    各Visitメソッドには、ASTの子ノードに対し、再帰的にVisitメソッドを呼ぶ仕掛けがあらかじめ備わっています。
  • ノード巡回の停止
    各VisitメソッドはAstVisitAction列挙型を返却します。以下のように返却する値によって、ノード巡回の継続、停止を制御できます。
    • Continue:ノード巡回を継続(デフォルト)
    • SkipChildren:子ノードの巡回を行わない
    • StopVisit:巡回を終了する
カスタムAstVisitorクラスを作成する

以上の基本的な機能を踏まえて、AstVisitor抽象クラスを実装したカスタムVisitorクラスを作ります。C#で書くのが一般的ですが、せっかくなのでPowerShell v5で追加された、クラス構文を使って書いてみましょう。

例えば、「利用しているコマンドのリストを取得する。ただし、コマンドのパラメータ内で別コマンドを呼び出している場合は除く。」というお題を解くことを考えます。

ASTのFindAllメソッドだと、配下に含まれるすべてのCommandAstを取得してしまうので、単純にはいきません。そこでカスタムAstVisitorクラスの出番です。

このお題を実現するVisitorクラスは以下のようになるでしょう。

using namespace System.Management.Automation.Language

class GetCommandNamesVisitor : AstVisitor
{
    [string[]]$CommandNames = @()

    [AstVisitAction]VisitCommand([CommandAst]$commandAst)
    {
        $this.CommandNames += $commandAst.CommandElements[0].Extent.Text
        return [AstVisitAction]::SkipChildren
    }
}

PowerShellのクラス構文において、Virtualメソッドのオーバーライドは、単に同名のメソッドを定義するだけですので、ここではVisitCommandメソッドをオーバーライドします。

プロパティとフィールドの区別はないので、コマンド名の一覧を格納するCommandNamesプロパティは上記のような定義になります。メソッド内でクラスメンバを参照する際には$thisを用います。

作成したGetCommandNamesVisitorクラスをインスタンス化し、解析対象スクリプトブロックのASTのVisitメソッドに引数として渡します。

$scriptBlock = {
    $files = Get-ChildItem -Path (Get-Location | Split-Path -Parent) -File
    $files | 
        Sort-Object -Property LastWriteTime -Descending | 
        Select-Object -First 5
}

$visitor = New-Object GetCommandNamesVisitor
$scriptBlock.Ast.Visit($visitor)
$visitor.CommandNames

実行すると、結果は

Get-ChildItem
Sort-Object
Select-Object

のようになるかと思います。

AstVisitorクラスの具体的な実装については、PSReadLinePowerShellEditorServicesにありますので、参考にしてみてください。

ICustomAstVisitorの実装

前項で述べた、AstVisitor抽象クラスを継承したカスタムAstVisitorクラスの場合、基本的な処理を実装する必要はないですし、目的とするASTクラスに対するVisitメソッドだけオーバーライドすればいいので、非常に簡便です。

ただ、本格的にPowerShellの構文解析を行いたい場合、ノードの巡回順だとか、その他もろもろをもっと細かく自分で実装したいケースが出てきます。

そういった場合にはICustomAstVisitorインターフェースを実装したクラスを作って対応します。ICustomAstVisitorインターフェースも、AstVisitor抽象クラス同様、各ASTクラスに応じたVisitメソッドが定義されているのですが、各VisitメソッドはAstVisitAction列挙体ではなく、object型のオブジェクトを返します。つまり、自分で好きなオブジェクトを返すように定義できるわけです。

Ast.Visit(ICustomAstVisitor)はAstVisitor抽象クラスを引数に取る場合と異なり、objectを返却するのですが、このとき返却されるのは、最初に実行されたVisitメソッドの戻り値になります。

ICustomAstVisitorはインターフェースですので、処理はすべて自分で定義しなくてはなりません(※)。ノードの再帰的探索も、必要ならもちろん自前で実装する必要があります(前回紹介した、JSON化スクリプトのような処理になるかと思います)。

※ISEだとインターフェースの実装を一発で行うリファクタリング機能はないので、今回みたく実装すべきメンバがたくさんある場合は、こんな感じのひな形を作るスクリプトを使うと良いでしょう。

今回はICustomAstVisitorインターフェースを実装したクラスの実例まではご紹介できませんでしたが、興味のある方は、PSScriptAnalyzerで用いられているので参考にしてみてください。

まとめ

PowerShellのASTについてきちんと解説している記事が英語圏を含めてもあまりないようでしたので、3回に渡って、一通りの基礎知識をまとめてみました。

普通にPowerShellを使っている分には、滅多に使うことはないと思いますが、たとえばPSScriptAnalyzerカスタムルールを自分で作る場合には、ASTの知識は必須になってきますので、必要に応じて参考にしていただければ幸いです。

2015/12/10

この記事はPowerShell Advent Calendar 2015の10日目の記事です。

はじめに

前編では、Invoke-WebRequestコマンドレットやWebClientクラスを用いて、WebページからHTMLの文字列を取得するところまで説明しました。

後編の今回は、取得したHTML文字列をパースして、オブジェクトとして利用可能しやすい形に変換する話です。

IEエンジンによるHTMLパース(DOM)

前編でも触れましたが、Invoke-WebRequestコマンドレットは、レスポンス文字列を取得すると同時に、HTMLをパース(構文解析)し、結果をオブジェクトとして構造化してくれます。

実はこのHTMLパース、内部的にInternet Explorerのエンジンを呼び出すことで実現されています。(ちなみに後で説明しますが、-UseBasicParsingパラメータを付与すると、IEエンジンを使わずごく基本的なパースのみ行うようになります。)

Invoke-WebRequestコマンドレットの出力であるHtmlWebResponseObjectオブジェクトのParsedHtmlプロパティを経由することで、HTMLパースされたオブジェクトを、DOM(Document Object Model)に従ってアクセスすることができます。(-UseBasicParsing指定時は不可)

HTMLのtable要素を切り出し、table各行を1オブジェクト、各セルをプロパティとして、オブジェクト配列化する例を以下に示します。

$response = Invoke-WebRequest http://winscript.jp/powershell/301

# DOMを利用して1つ目のtable要素を取得
$table = $response.ParsedHtml.getElementsByTagName("table")| select -First 1

# tableの1行目をプロパティ名として取得
$properties = ($table.rows| select -first 1).Cells| foreach {$_.innerText}

# tableの残りの行に対して、各セルのinnerTextをプロパティ値としてオブジェクト化
$objs = foreach($row in ($table.rows| select -skip 1))
{
    $row.Cells| foreach -Begin {
        $index = 0
        $obj = [ordered]@{}
    } -Process {
        $obj += @{$properties[$index] = $_.innerText}
        $index++
    } -End {
        [pscustomobject]$obj
    }
}

$objs| Format-List

ところで前編で軽く触れましたが、IEエンジンによるパースは、Invoke-WebRequestコマンドレットを用いずとも、以下のようにして直接IEのCOMインターフェースを呼ぶことで利用可能です。

$client = New-Object System.Net.WebClient
$content = $client.DownloadString("http://winscript.jp/powershell/301")
$parsedHtml = New-Object -com "HTMLFILE"
$parsedHtml.IHTMLDocument2_write($content)
$parsedHtml.Close()
$table = $parsedHtml.getElementsByTagName("table")| select -First 1
# 以下同様…

というより実際に試すと直接IEエンジンを呼び出す方がずっと速いです。理由はよく分かりませんが…。

HTML要素コレクションの取得

Invoke-WebRequestコマンドレットを用いると、DOMとは別に、すべての要素(AllElementsプロパティ)、input要素(InputFieldsプロパティ)、img要素(Imagesプロパティ)、a要素(Linksプロパティ)、script要素(Scriptsプロパティ)を含むコレクションを、HtmlWebResponseObjectオブジェクトの対応するプロパティからそれぞれ取得することができます。

コレクションに含まれる各要素は、innerText(タグ内の文字列)、innerHTML(タグ内のHTML)、tagName(タグ名)等のプロパティが共通して利用可能です。また要素の属性(たとえばa要素ならリンク先を示すhref属性)に、プロパティとしてアクセス可能となります。

以下はBingでWeb検索した結果から、ページタイトルとURLを抜き出す例です。HtmlWebResponseObjectのLinksプロパティでa要素の配列を取ってきて、次に検索結果では無いっぽいURLを、hrefプロパティの値を見てwhereで除外し、最後にinnerTextプロパティとhrefプロパティをTitle、Urlとリネームしてから値を出力しています。泥臭い処理が混じってますが、この泥臭さがスクレイピングなのかもなぁと思います。

$searchWord = "PowerShell 配列"
$notSearchResults = "/","#","javascript:","http://go.microsoft.com/"
$response = Invoke-WebRequest "https://www.bing.com/search?q=$([Uri]::EscapeDataString($searchWord))"
$response.Links | 
    where {
        $href = $_.href
        !($notSearchResults|? {$href.StartsWith($_)})
    }|
    select @{L = "Title"; E = "innerText"}, @{L = "Url"; E = "href"}|
    Format-List

form要素についてもほぼ同様にFormsプロパティからコレクションを取得できますが、このコレクションにはFormObjectという特別なオブジェクトが含まれます。FormObjectのFieldsプロパティは、Key=パラメータ名、Value=パラメータ値が格納された連想配列となっています。この連想配列は書き替えが可能なので、前編で説明した、ログオンを要するWebサイト等で用いると便利かと思います。

以下に、HtmlWebResponseObjectオブジェクトのプロパティをまとめます。(×印は使用不可を表す)

プロパティ名 説明 -UseBasicParsing
指定時
AllElements 本文に含まれるすべての要素のコレクション ×
Forms フォーム(form要素)のコレクション ×
InputFields 入力フィールド(input要素)のコレクション  
Images 画像(img要素)のコレクション  
Links リンク(a要素)のコレクション  
Scripts スクリプト(script要素)のコレクション ×

このように、一部のプロパティについては-UseBasicParsing指定時でも利用可能です。サーバーOS等でIEエンジンが利用できない場合には-UseBasicParsingパラメータが必須となりますが、その場合でも最低限のパースはしてくれるわけです。

HTML要素のコレクションを利用する方法は、DOMを使う方法に比べると自由度は少ないですが、「ページから画像のリストを取得したい」等の処理は簡便に行うことができます。

その他のHTMLパース手法

最後に、Invoke-WebRequestコマンドレットとIEエンジン以外のHTMLパース手法について軽くご紹介します。

XMLとしてパース(XHTML限定)

XHTMLというのはごくかいつまんで言うと、HTMLをXMLで定義したものです。XHTMLはXMLなので、XMLとしてパースして用いることができます。

PowerShellは[xml](XmlDocument)型アクセラレータと型アダプタにより、XML要素への簡便なアクセス手段を提供しています。以下のように、[xml]型アクセラレータを用い、取得したXHTML文字列を[xml]型に変換すると、以降は型アダプタの機能により、ドット演算子で要素を辿っていくことができます。

$client = New-Object System.Net.WebClient
$content = $client.DownloadString("XHTMLなページ")
$xml = [xml]$content
$xml.html.body.h2.'#text'

ただ世の中のWebページ上のXHTML文書が、すべてXML文書としてvalidなものであるかと言われると、現実はかなり厳しいです。そしてXML文書としてエラーがある場合は、型アクセラレータの処理は容赦なく失敗します。なのでこの手法は「使えたら強いが、大抵使えない」レベルのものと思って頂ければいいと思います。

SgmlReader

標準機能にこだわらなければ、.NET製のHTMLパーサーを使うのが楽かと思います。SgmlReaderは通常のHTML文書(当然、XHTMLに限らず)をXmlDocumentへとパースしてくれるので、PowerShellと相性が良いのではないかと思います。

以下にサンプルを載せておきます。

Add-Type -Path .\SgmlReaderDll.dll

function Get-HTMLDocument
{
    param([uri]$Uri)
    $sgmlReader = New-Object Sgml.SgmlReader -Property @{
        Href = $Uri.AbsoluteUri
        CaseFolding = [Sgml.CaseFolding]::ToLower
    }
    $doc = New-Object System.Xml.XmlDocument
    $doc.Load($sgmlReader)
    $doc
}

$xml = Get-HTMLDocument http://winscript.jp/
$xml.html.body.div|? id -eq outer|% div|? id -eq main|% {$_.p.innerText}

ぎたぱそ氏も以前SgmlReaderを取り上げておられるので、そちらも参考にして下さい。:Html Agility Pack と SgmlReader を使って PowerShell でスクレイピングしてみる - tech.guitarrapc.cóm

正規表現等で自前パース

これまではHTMLパースを既存のコマンドやライブラリを用いて行ってきましたが、対象のHTMLが非常にシンプルである場合とか、HTMLですらなく単なるテキストの場合だとか、対象ページは分量が多いものの必要箇所はごくわずかで、かつピンポイントに取得可能な場合等々は、むしろ自前でパースするコードを書いた方が手っ取り早いこともあります。

例えばYAMAHAのルーターで、管理Webのシステム情報レポートからグローバルIPアドレスを取ってくる、みたいなことは、

$response = Invoke-WebRequest http://サーバー/detail/status.html -UseBasicParsing -Credential $credential
if($response.Content -match "PP IP Address Local\: (.+)\,")
{
    $ipAddress = $Matches[1]
}

のようなコードで十分かと思います。

ConvertFrom-String

これはまだ検証してないんですが、PowerShell5.0の新機能、Auto-Generated Example-Driven Parsingの実装であるConvertFrom-Stringコマンドレットを用いて、HTMLパースができないかな、と考えています。

ConvertFrom-Stringについては過去記事参照:[v5] Auto-Generated Example-Driven Parsing について - PowerShell Scripting Weblog

まとめ

前後編に渡って、PowerShellでのWebスクレイピングの手法について解説しました。スクレイピングはWeb APIが用意されていない場合の苦肉の策ですが、背に腹は代えられない場合というのは稀によくあると思います。そういうときに今回の記事が参考になれば幸いです。

次回あたりには、Web APIがちゃんと用意されてる場合に、PowerShellから利用する話をやろうかと思います。

2015/11/09

前編(前々回)中編(前回)の続きです。

分かち書きとは

中編で作ったGet-JpYomi関数は、JapanesePhoneticAnalyzerクラスの読み仮名取得機能にフォーカスを当てたラッパー関数でした。

今回は、JapanesePhoneticAnalyzerクラスの最大の使用目的と思われる、「分かち書き」を目的とした関数を作成します。分かち書きとは、文章を文節単位で分割することと考えて頂いて良いかと思います。

前々回作ったGet-JpWordは単語単位の分割を行うものでしたが、読みやすさや発音のしやすさを目的として文章を分割表記する場合は、単語単位では細かすぎると言えます。

よって単語単位ではなく、文を意味のあるまとまりとして区切ることのできる最小の単位である、文節単位で分割する方法を考えてみます。

Split-JpText関数

前編で作ったGet-JpWord関数をラップし、分かち書きに特化した関数Split-JpTextを作成しました。まずは以下にコードを示します。

function Split-JpText
{
    param(
        [parameter(ValueFromPipeline=$true)]
        [PSObject[]]
        $InputObject,

        [ValidateSet("Text", "Yomi", "Detail")]
        [string]
        $Format = "Text",

        [ValidateSet("ByWord", "ByPhrase")]
        [string]
        $SplitMode = "ByPhrase",

        [string]
        $Separator = " ",

        [switch]
        $ToArray
    )

    begin
    {
        if($Format -eq "Detail"){$ToArray = $true}
    }

    process
    {
        foreach($o in $InputObject)
        {
            $o.ToString() | Get-JpWord | 
            foreach -Begin {
                $phrases = @()
                $phrase = $null
            } -Process {
                if($_.IsPhraseStart)
                {
                    if($phrase){$phrases += $phrase}
                    $phrase = New-Object psobject |
                        Add-Member -MemberType ScriptProperty -Name Text -Value {
                            -join $this.Words.DisplayText} -PassThru |
                        Add-Member -MemberType ScriptProperty -Name Yomi -Value {
                            -join $this.Words.YomiText} -PassThru |
                        Add-Member -MemberType NoteProperty -Name Words -Value @() -PassThru
                }
                $phrase.Words += $_
            } -End {
                if($phrase){$phrases += $phrase}

                if($SplitMode -eq "ByPhrase")
                {
                    $out = switch($Format)
                    {
                        "Text"   {$phrases.Text}
                        "Yomi"   {$phrases.Yomi}
                        "Detail" {$phrases}
                    }
                }
                else
                {
                    $out = switch($Format)
                    {
                        "Text"   {$phrases.Words.DisplayText}
                        "Yomi"   {$phrases.Words.YomiText}
                        "Detail" {$phrases.Words}
                    }
                }

                if($ToArray)
                {
                    $out
                }
                else
                {
                    $out -join $Separator
                }
            }
        }
    }
}
パラメータの説明
パラメータ名 説明
InputObject 任意の型 入力テキスト。文字列以外の型の場合は文字列に変換して評価される。パイプライン入力可能。
Format string Text(デフォルト):文字列のみ出力する。
Yomi:文字列ではなく読みを出力する。
Detail:文節の文字列、読み、各文節に含まれる単語の配列を含んだオブジェクトの配列を出力する。(SplitMode=ByPhraseの時のみ)
SplitMode string ByPhrase(デフォルト):文を文節単位で分割する。
ByWord:文を単語単位で分割する。
Separator string 分割文字を指定。デフォルトは" "(半角スペース)。(Format=DetailもしくはToArray指定時には無効)
ToArray switch 指定すると、単一の文字列ではなく、文字列の配列を出力する。
使用法
  • 分かち書き(文節)
    例:Split-JpText "今日はいい天気ですね。"
    出力:今日は いい 天気ですね 。
  • 分割文字指定
    例:Split-JpText "今日はいい天気ですね。" -Separator /
    出力:今日は/いい/天気ですね/。
  • 分かち書き(単語)
    例:Split-JpText "今日はいい天気ですね。" -SplitMode ByWord
    出力:今日 は いい 天気 です ね 。
  • 文節単位で読み仮名を表示
    例: Split-JpText "今日はいい天気ですね。" -Separator / -Format Yomi
    出力:きょうは/いい/てんきですね/。
  • 分かち書きした文節を文字列配列として変数に格納
    例:$phrases = Split-JpText "今日はいい天気ですね。" -ToArray
解説

ちょっと長めの関数ですが、ポイントはJapanesePhoneticAnalyzerクラスのGetWordsメソッドが返すJapanesePhonemeオブジェクトのIsPhraseStartプロパティです。

IsPhraseStartプロパティは、当該単語(Phoneme)が文節(Phrase)の開始部分にあたる単語であればTrueを返します。すなわち、JapanesePhonemeコレクションを文頭から文末まで列挙していったとき、IsPhraseStartプロパティがFalseからTrueに変わる部分が文節の境界になるわけです。

Split-JpText関数では、単語を列挙していき、文頭もしくは文節の境界に遭遇すると、文節に含まれる文字列(Textプロパティ)とその読み(Yomiプロパティ)と単語の配列(Wordsプロパティ)を格納するオブジェクトを新たに作成し、$phrase変数に代入します。一方で$phrase変数に元々入っていたオブジェクトは、$phrases配列に追加します。

$phraseオブジェクトのWordsプロパティには、列挙中の単語を都度、追加していきます。

なお、$phraseオブジェクトのTextプロパティとYomiプロパティはスクリプトプロパティとして定義しておき、必要時に値を取得するようにしてあります。

まとめ

3回に渡って、JapanesePhoneticAnalyzerクラスの使用法を具体的なラッパー関数を作成して紹介しました。

個人的には、PowerShellからなら中編で挙げた、読みの取得が一番使いでがあるかな?と思いました。今回取り上げた分かち書きは、意外と応用例が思いつきませんでした。

前編のGet-JpWord関数を使って、何らかの文書群の単語リストをあらかじめインデックスとして出力しておき、単語検索コマンドを実装するのも面白そうですね。

ただ、残念ながら品詞情報が取れないので、JapanesePhoneticAnalyzerをmecabとかの形態素解析エンジンの代替にするのはちょっと厳しいかもしれないです。まあ、標準機能のみでちょっとしたものを作れるのは大きいかと思います。何か日本語の文章を解析する必要があるときには使ってみてはいかがでしょうか。

2015/09/07

Twitterでこんな問題を出してみました。

以下、解答になります。

@ &{}
結果

何も出力されません。

解説

空のスクリプトブロック{}を実行演算子&で実行しています。空なので何も出力はありません。

A &{process}
結果

「'process' の後にステートメント ブロックがありません。」というパーサーのエラーになります。

解説

PowerShellのスクリプトブロックは、beginブロック、processブロック、endブロックを内包します。スクリプトブロック直下にparamブロック、DynamicParamブロック、beginブロック、processブロック、endブロック(他にもあったかも)以外のステートメントを記述すると、Endブロック内に記述されたものと暗黙的に解釈されます。

この場合、スクリプトブロック直下にprocess…と書き始めたので、パーサーはprocessブロックが開始されたと判断しますが、続くステートメントブロック{}(≠スクリプトブロック)の記述がないため、構文エラーとなります。

B &{process{}}
結果

何も出力されません。

解説

パーサーはAのように解釈しますが、今回はステートメントブロック{}がきちんと記述されているので、エラーなく解釈されます。

processブロックは、パイプライン入力がない場合でも1回実行されますが、この場合、中身は空なので、@と同様、何も出力はありません。

C &{process{process}}
結果

Get-Processコマンドレットが実行され、プロセス一覧が表示されます。

解説

・パーサーの挙動

Bまでの解説の通り、&{process{…}}とすると、…の部分が1回実行されます。今回はprocessブロック内に「process」と記述しているので、Aのようなパーサーエラーは発生せず、「process」がステートメントとして実行されます。

さて、PowerShellのステートメント(文)には「For」とか「If」とかと並列して、「パイプライン」が存在します。「パイプライン」には1つの「式」もしくは複数の「コマンド」が含まれます。

たとえば、「Get-ChildItem | Select-Object Name」というパイプラインには「Get-ChildItem」と「Select-Object Name」という2つのコマンドが含まれます。

(ちなみに、「式」とは「$x+1」とかの、値を返すもののことです。PowerShellではパイプラインの最初の要素にのみ、「コマンド」ではなく「式」を記述することができます。)

今回のお題では、「process」はprocessブロック下に記述されており、ForやIf等のステートメントではないのでパイプラインとして扱われます。このパイプラインには1つの要素のみ含まれていますが、式ではないので、コマンドとして解釈されます。

・コマンド探索の挙動

PowerShellの「コマンド」は、関数、コマンドレット、ワークフロー、Configuration、ファイル(実行ファイル、スクリプトファイルを含む)、&演算子で実行するスクリプトブロック等が挙げられます。

コマンドの探索は、まずコマンドへのエイリアスを探します。ない場合は、関数名orコマンドレット名を探します。それでもない場合は、実行ファイルやスクリプトファイルの拡張子(.exe、.ps1等)を付与してパスの通ったディレクトリを探します(ちなみにカレントディレクトリにあったとしても、相対パスor絶対パス表記でない場合は実行しません)。

さて、ここからが「本当は怖い」ところなんですが、ここまで探索してコマンドがなかった場合、与えられたコマンド名に"Get-"を付与してもう一度探索します。

今回のお題では、processという名前のコマンドを探して、もしパスが通ったフォルダにprocess.exeとかがあればそれが実行されますが、ない場合はGet-Processというコマンド名を探します。

もちろん、Get-Processというコマンドレットは標準で存在するので、それが実行されてしまう、というわけでした。

(ちなみにPowerShell 3.0以降なら、Get-付与で見つからない場合、さらにCmdlet Auto Discoveryにより未ロードのモジュールを探します。)

コマンド探索の詳細な挙動は、Trace-Command -Expression {コマンド}  -Name CommandDiscovery -PSHost とすると調べられるので、見てみるのもいいかもしれません。

D &{process{process{}}}
結果

「Get-Process : パラメーター 'Name' を評価できません。その引数がスクリプト ブロックとして指定され、入力が存在しないためです。スクリプト ブロックは、入力を使用せずに評価できません。」というParameterBindingExceptionが発生します。

解説

・パーサーの挙動

Get-Processが実行され(ようとす)る理由についてはCまでの理解でOKでしょう。

さて、Get-Processコマンドレットには-Nameという、プロセス名を指定する位置パラメータが存在します。位置パラメータは、パラメータ名を指定せずパラメータ値のみを指定しても、指定順にパラメータにバインドしてくれる機能を持ちます。

たとえば、Get-Process powershell とすると、「Get-Process -Name powershell」が実行されます。

今回のお題「process{}」は、パーサーによってまず、コマンド名「process」と、パラメータ値「{}」(空のスクリプトブロック)に分割されます。

(ちなみにコマンド名に「{}」を含めることができないわけではなく、そういうコマンドを実行したい場合は、`でエスケープするか、&"command{}name"のように&演算子を用いれば可能です。)

今回の場合、パラメータ名の指定はありませんが、位置パラメータ-Nameに空のスクリプトブロックがバインドされることになるわけです。

・コマンドパラメータバインドの挙動

さて、-Nameパラメータの型は、System.String[]であり、scriptblockではありません。もちろんscriptblockからSystem.String[]への暗黙の型変換はありません。でもエラーメッセージ的には、スクリプトブロックを与えたこと自体は咎めていないように思えますね。

実はこれ、スクリプトブロックパラメータと呼ばれてる機能です。詳しくはスクリプトブロックパラメータのススメを見ていただくとして、要はコマンドへのパイプライン入力を、指定のスクリプトブロックで処理し、その出力結果をパラメータ値としてバインドする機能ですね。

今回エラーになった理由は、スクリプトブロックパラメータとして解釈しようとしたが、そもそも入力がなかったから、ということになります。

あまり意味はないですが、以下のように入力を与えてやれば、スクリプトブロックパラメータとして動作します。

"powershell" | Get-Process -Name {$_}

この場合パイプライン入力が追加されるので、-Nameパラメータの指定位置がずれることになるので、パラメータ名が必要になります。また、スクリプトブロックが空だと、「パラメーター 'Name' を評価できません。その引数の入力によって出力が作成されなかったためです。」というエラーをご丁寧に出してくれます。Trace-CommandでParameterBindingソースをトレースしてみるのも一興でしょう。

ちなみにあまり関係ない余談ですが、-NameパラメータにはValueFromPipelineByPropertyName属性が付いているので、実は以下のような指定もできます。

[PSCustomObject]@{Name="PowerShell"} | Get-Process

まとめ

PowerShellパーサーと飲むとき、話の肴にどうですかね。

See also: 本当は怖いPowerShell その1

2015/05/10

第5回PowerShell勉強会でのセッション資料を公開します。

公開されたばかりのWindows Management Framework 5.0 Preview April 2015 、Windows 10 Insider Preview、Windows Server 2016 Technology Preview 2、そしてBuild 2015とMicrosoft Ignite期間中に発表になった情報をなるべく盛り込んでみました。

以下は今回資料を作るのに参考にしたサイト、記事群の一部です。

Windows Management Framework 5.0 Preview April 2015 何はなくともリリースノート。ただし全然まとまっていないので読みづらいです。

What's New in Windows PowerShell いわゆる更新履歴

Windows PowerShell Blog - Site Home - MSDN Blogs 特に直近の記事はすべて重要です

Windows Server Blog - Site Home - TechNet Blogs 上に同じく

Software Inventory Logging Cmdlets in Windows PowerShell SILコマンドレットのリファレンス

Jeffrey Snover | Speakers | Channel 9 PowerShell設計者であるJeffrey Snover氏のIgniteでの講演ビデオ、セッション資料

PowerShell v5 Undocumented Features List Altriveさんの作成されたundocumentedな新機能リスト

Windows Management Framework 5.0 Preview April 2015 がリリースされました - tech.guitarrapc.com ぎたぱそさんのまとめ記事

Windows Server 2016 Technical Preview 2 インストールと GUI の追加 村嶋さんの記事

Microsoft Ignite 2015 Keynote | ブチザッキ No.1によるIgniteキーノートまとめ

Nano Server関係は以下。ちなみにコンテナのPreviewは今夏だそうです。

Getting Started with Nano Server Technet公式記事だが、この手順通りでは動かないらしい

Create Nano Server VHDX file from WIM Altriveさん作成のNano Server構築スクリプト

Nano Server 取りあえずやってみた | ブチザッキ Nano Server構築

vNextに備えよ! 次期Windows Serverのココに注目(14):Windows Server 2016の新プレビュー版に「Nano Server」が搭載、その導入と管理方法 - @IT

山市良のえぬなんとかわーるど: 山市良版 Getting Started with Nano Server 山市良さんのNano Server記事

2014/12/24

はじめに

この記事はPowerShell Advent Calendar 2014の24日目の記事です。

今回は、Windows 8から追加されたOSの機能である、「Windows 位置情報プラットフォーム」をPowerShellから呼び出して、位置情報(緯度、経度)を取得してみよう、という話になります。

Windows 位置情報プラットフォームとは

Windows 8から、「Windows 位置情報プラットフォーム」という機能が追加され、アプリケーションから現在位置情報(緯度、経度など)をAPIで取得できるようになっています。

Windows 位置情報プラットフォームでは、位置情報をGPSがあればGPSから、なければWi-Fiの位置情報あるいはIPアドレスなどから推定して取得します。すなわち、GPSがない場合でも位置情報を取得できる、いわば仮想GPSの機能がデフォルトで備わっているのがミソです。

(注:Windows 7にも「Windows センサー&ロケーションプラットフォーム」というのがありましたが、OSデフォルト機能としては仮想GPSはありませんでした。今は亡き、Geosense for Windowsというサードパーティー製アプリを追加すると仮想GPS使えたんですけどもね。あとWindows Phone?知らない子ですね…

PowerShellでWindows 位置情報プラットフォームを利用する

さて、Windows 位置情報プラットフォームをPowerShellで使うには、.NET4.0以上に含まれている、System.Device.Location名前空間配下に含まれるクラスの機能を用います。アセンブリ名としてはSystem.Deviceとなります。

以下のような関数Get-GeoCoordinateを定義します。

Add-Type -AssemblyName System.Device

function Get-GeoCoordinate
{
    param(
        [double]$Latitude,
        [double]$Longitude
    )

    if(0 -eq $Latitude -and 0 -eq $Longitude)
    {
        $watcher = New-Object System.Device.Location.GeoCoordinateWatcher
        $sourceId = "Location"
        $job = Register-ObjectEvent -InputObject $watcher -EventName PositionChanged -SourceIdentifier $sourceId
        $watcher.Start()
        $event = Wait-Event $sourceId
        $event.SourceEventArgs.Position.Location
        Remove-Event $sourceId
        Unregister-Event $sourceId
    }
    else
    {
        New-Object System.Device.Location.GeoCoordinate $Latitude,$Longitude
    }
}

関数実行前に、まずAdd-Type -AssemblyName System.Deviceを実行して必要なアセンブリをロードする必要があります。

関数本体ではまず、System.Device.Location.GeoCoordinateWatcherオブジェクトを生成します。このオブジェクトのStartメソッドを実行すると、Windows 位置情報プラットフォームにアクセスして、位置情報の変化を監視します。位置情報の変化を感知すると、PositionChangedイベントが発生し、取得した位置情報を、イベントハンドラの引数にGeoPositionChangedEventArgs<T>オブジェクトとして返します。

さて、PowerShellでは、.NETクラスのイベントを取得するには、Register-ObjectEventコマンドレットを用い、イベントを「購読」します。

イベントが発生するたびに何かの動作をする、というような場合では、Register-ObjectEvent -Action {処理内容}のようにして、イベントハンドラを記述するのが一般的です。が、今回は位置情報の変化の最初の一回(つまり、初期値の取得)さえPositionChangedイベントを捕まえればOKなので、-Actionは使用しません。

代わりにWait-Eventコマンドレットを用い、初回のイベント発生を待機するようにしています。Wait-Eventコマンドレットは、当該イベントを示すPSEventArgsオブジェクトを出力します。

PSEventArgsオブジェクトのSourceEventArgsプロパティには、当該イベントのイベントハンドラ引数の値(ここではGeoPositionChangedEventArgs<T>オブジェクト)が格納されているので、あとはそこから.Position.Locationと辿ることで、位置情報を格納したGeoCoordinateオブジェクトが取得できます。

(注:あとで知ったんですけど、GeoCoordinateWatcherクラスには、同期的に位置情報を取得するTryStartメソッドというのがあって、これを使えばイベント購読は実は不要でした…まぁいっか)

なお、関数のパラメータとしてLatitude(緯度)、Longitude(経度)を指定すると、現在位置ではなく、指定の位置を格納したGeoCoordinateオブジェクトを生成するようにしています。

Get-GeoCoordinate関数の使い方

事前にコントロール パネルの「位置情報の設定」で「Windows 位置情報プラットフォームを有効にする」にチェックを入れておきます。

あとはGet-GeoCoordinateをそのまま実行するだけです。

Latitude           : 34.799999
Longitude          : 135.350006
Altitude           : 0
HorizontalAccuracy : 32000
VerticalAccuracy   : NaN (非数値)
Speed              : NaN (非数値)
Course             : NaN (非数値)
IsUnknown          : False

このように現在位置が表示されるかと思います。といっても、緯度、経度が表示されたところでちゃんと取得できてるのかよく分からないので、以下のような簡単な関数(フィルタ)を定義しておきます。

filter Show-GoogleMap
{
    Start-Process "http://maps.google.com/maps?q=$($_.Latitude),$($_.Longitude)"
}

このフィルタを使うと、指定の緯度経度周辺の地図を、標準のWebブラウザで開いたGoogleマップ上に表示してくれます。使い方はこんな感じ。

Get-GeoCoordinate | Show-GoogleMap

現在位置が表示されましたでしょうか? 位置測定に用いたソースによってはkmオーダーでズレると思いますが、それでも何となく、自分がいる場所が表示されるのではないかと思います。

なお、先ほども書いたように、パラメータで任意の緯度、経度を指定することも可能です。この関数だけではあんまり意味を成しませんが…

Get-GeoCoordinate 35.681382 139.766084
まとめ

PowerShellでも「Windows 位置情報プラットフォーム」を使って現在位置が取れるよ、という話でした。あんまりPowerShellでSystem.Device.Locationとかを使っているサンプルを見かけないので、何かの参考になれば幸いです。あとPowerShellでのイベントの扱い方についても復習になるかと。

ところでこうやって取得した位置情報を使って、Web APIを呼び出して活用しよう、というようなネタを書くつもりだったんですが、長くなったんでまたの機会としましょう。ではでは。

2014/12/22

はじめに

この記事はPowerShell Advent Calendar 2014の22日目の記事です。

前回はMMLをパースし、音楽をBeepで再生するところまで作りました。

MMLはテキストデータなので、テキストエディタで入力しても良いのですが、どうせなら、PowerShellでエディタも作ってしまいましょう。

コード

いきなりですが、エディタの本体コードを。

function Enter-MusicEditor
{
    $keyMap=@{
        A="<G+4>"
        Z="<A4>"
        S="<A+4>"
        X="<B4>"
        C="C4"
        F="C+4"
        V="D4"
        G="D+4"
        B="E4"
        N="F4"
        J="F+4"
        M="G4"
        K="G+4"
        ","="A4"
        L="A+4"
        "."="B4"
        "/"=">C4<"
        ":"=">C+4<"
        "\"=">D4<"
        "]"=">D+4<"
        "R"="R4"
    }

    $mml=@()
    cls
    while($true)
    {  
        $k = [System.Console]::ReadKey($true)

        if($k.Key -eq [System.ConsoleKey]::Escape -or $k.Key -eq [System.ConsoleKey]::Enter)
        {
            cls
            break
        }
        elseif($k.Key -eq [System.ConsoleKey]::Backspace)
        {
            if($mml.length -eq 1)
            {
                $mml=@()
            }
            elseif($mml.length -ge 2)
            {
                $mml=$mml[0..($mml.length-2)]
            }
            cls
            [console]::write((-join $mml))
        }
        else
        {
            $key=$k.KeyChar.ToString().ToUpper()
        
            if($keyMap.Contains($key))
            {
                $mml+=$keyMap[$key]
                [console]::write($keyMap[$key])
                Invoke-Mml $keyMap[$key]
            }
        }
    }
    -join $mml
}
使い方

PowerShellコンソール上(ISEは不可)で、前回公開した、ConvertFrom-MML、Invoke-Beep、Invoke-Mmlの3つの関数をまず読み込み、続いて上記のEnter-MusicEditor関数を読み込みます。

この状態でコンソール上でEnter-MusicEditorを実行すると、MMLエディタモードに入ります。

MMLエディタモードでは、PCのキーボードを鍵盤代わりにして入力できます。

たとえば、Cキーを押下すると、「ド」の音がBeepで鳴り、コンソールに"C4"と出力されます。同様にFキー押下で「ド♯」が鳴り"C+4"と出力されます。どのキーがどの音に対応しているかは、上記コードの$keyMap変数に格納された連想配列を参照してください。

(なんとなくですけど、楽器の鍵盤の配置と合わせてあります)

Backspaceキーを押下すると、直前の入力を削除できます。

EnterキーかEscapeキーを押下すると、エディタモードを終了します。

出力したMMLは、コンソール上に表示が残るので、あとはコピーしてInvoke-Mml関数に渡してやると演奏することができます。

また、$mml=Enter-MusicEditorとしてやると、入力したMMLをそのまま変数に格納できます。この場合だとInvoke-Mml $mmlと実行すれば演奏できます。

解説

技術的には全然大したことをしてないですが、一応解説。

まず、[System.Console]::ReadKey()で入力したキーコードを判別します。引数に$trueを指定すると、入力したキー名をそのままコンソールに出力するのを抑制できます。

ReadKeyメソッドはConsoleKeyInfoオブジェクトを返します。アルファベットキーについてはKeyCharプロパティの値、特殊キーについてはConsoleKey列挙体を返すKeyプロパティの値で調べることができます。

あとは入力キーから対応する音名を連想配列$keyMapから取ってきて、その音名を[System.Console]::Write()でコンソール出力すると同時に、Invoke-Mml関数でその音をBeepとして鳴らしているだけです。

まとめ

入力も再生もできるようになったので、これはもう完全にシーケンサーですね! いや、やはり無理があるか…。

しかし、他のMMLコンパイラと併用して、ちょっと演奏しながらMML入力したいな、というときにもしかすると役に立つかもしれません。

ちょっと機能が少なすぎるんで、せめて↑で半音上げ↓で半音下げ、→で伸ばす←で短く、くらいはそのうち実装してみたいですね。

まあ、MML作成にはあんまり役に立たないかもしれませんが、PowerShellでコンソールの入出力を制御するのは、こういう単純なものなら意外と簡単にできるという、サンプルにはなるかと思います。

2014/12/01

はじめに

この記事はPowerShell Advent Calendar 2014の1日目の記事です。

次期バージョンのPowerShell 5.0について、そろそろ情報が出回ってきました。現在のところWindows Management Framework 5.0 Preview November 2014、もしくはWindows 10 Technical PreviewWindows Server Technical Previewに同梱のもので試すことができます。

v5での新機能、改善点は多岐に上ります。OneGet / PowerShellGet / クラス定義 / DSC機能増強 / ODataエンドポイントのコマンドレット化 / zipファイル / シンボリックリンク 等々。詳しくは、リリースノートが一番充実しているかと思います。日本語だとぎたぱそ氏の記事がまとまっているかと思ます。

さて、ここまで挙げた新機能や改善点は、とても順当でまっとうな進化点なのですが、v5にはちょっと異彩を放つ新機能がしれっと追加されています。それが、Auto-Generated Example-Driven Parsing です。

Auto-Generated Example-Driven Parsing とは

CSV、JSON、XMLのような既知のフォーマットではないが、何らかの法則性のあるテキストデータがあるとします。そんなテキストデータは(不幸なことに)割と世の中にあふれていますが、そのままでは(人が読む以外には)利用できないので、データとして扱うには、解析し、レコード(プロパティ:プロパティ値)として再構築する必要があります。

しかしながらフォーマットが既知のものではないため、既存のパーサーを使って解析することはできません。

従来のアプローチだと、このようなデータに対しては、まずユーザー(人間)がデータの法則性を読み取り、その法則をコンピュータに分かる表現(コードや正規表現など)に変換してやる必要がありました。

Auto-Generated Example-Driven Parsing とは、事前にユーザーがテキストデータの一部分のみを取り出し、各項目に対してプロパティ名を指示したデータ(テンプレート)を用意しておくと、元のテキストデータとユーザーが用意したテンプレートから法則性を解析し、元のテキストデータ全体を自動的にテキストデータからオブジェクトに変換してくれる機能です。

Auto-Generated Example-Driven Parsing とはもともとMicrosoft Research で研究されているFlashExtract というデータ解析手法の PowerShell コマンドレット(ConvertFrom-String)による実装になります。ConvertFrom-StringData じゃないですよ。全然別物です。これうっかりしてるとスルーしてしまいそうです。

具体例

たとえば、こんなデータがあったとします。

山内 佳乃 (やまうち よしの)
生年月日...1982/1/27 (32歳)、女性
田畑 真帆 (たばた まほ)
生年月日...1966/4/14 (48歳)、女性
三好 一樹 (みよし かずき)
生年月日...1972/7/10 (42歳)、男性
酒井 幸平 (さかい こうへい)
生年月日...1954/3/1 (60歳)、男性
藤島 恵子 (ふじしま けいこ)
生年月日...1969/5/4 (45歳)、女性
加藤 美優 (かとう みゅう)
生年月日...1986/12/8 (27歳)、女性
金谷 康文 (かなや やすふみ)
生年月日...1983/10/7 (31歳)、男性
岸本 紗季 (きしもと さき)
生年月日...1984/5/16 (30歳)、女性
永野 ケンイチ (ながの けんいち)
生年月日...1961/7/8 (53歳)、男性
小関 三郎 (こぜき さぶろう)
生年月日...1975/1/22 (39歳)、男性
山岸 光 (やまぎし ひかる)
生年月日...1939/2/13 (75歳)、女性
黒谷 恵麻 (くろたに えま)
生年月日...1949/2/13 (65歳)、女性

名前や生年月日が書かれたデータで、一応、法則性はあるようです。が、これをまともにパースしようと思うと、2行ごとに切り出して、正規表現を書いて…と、ちょっと面倒ですね。

ちなみにこのダミーデータ作成にはなんちゃって個人情報を使わせていただきました。CSVで出力した後、以下のようなスクリプトでわざわざ醜く変形しました。

Import-Csv -Encoding Default -Path dummy.cgi|%{"$($_.名前) ($($_.ふりがな))`n生年月日...$($_.誕生日) ($($_.年齢)歳)、$($_.性別)性"}|set-content -Encoding UTF8 -Path dummy.txt

さて、このテキストデータに対し、Auto-Generated Example-Driven Parsingで用いるテンプレートを書いてやりましょう。たとえば、以下のように適当に3件(ここでは3〜5個目のレコード)抜き出して、プロパティ名をつけてやります。赤字が、手動で元データに付与した文字列です。

{Name*:三好 一樹} ({Furigana:みよし かずき})
生年月日...{BirthDay:1972/7/10} ({Age:42}歳)、{Sexuality:}{Name*:酒井 幸平} ({Furigana:さかい こうへい})
生年月日...{BirthDay:1954/3/1} ({Age:60}歳)、{Sexuality:}{Name*:藤島 恵子} ({Furigana:ふじしま けいこ})
生年月日...{BirthDay:1969/5/4} ({Age:45}歳)、{Sexuality:}

みて頂ければ分かると思いますが、基本は、各データ項目に対して、{プロパティ名:データ}のように指定してやるだけです。主キーとなるデータ項目にはプロパティ名の後に「*」をつけてやります。こうやって作ったテンプレートをtemplate.txtと名前を付けて保存しましょう。

元データとテンプレートが揃ったので、あとは以下のようにしてConvertFrom-Stringコマンドレットを実行するだけです。

image

テンプレートを元に、元テキストに含まれるすべてのデータが、プロパティ値を持ったオブジェクトデータに変換されていることが分かるかと思います。これちょっとすごくないですか?

まとめ

Auto-Generated Example-Driven Parsingは個人的には、非常に面白い機能だと感じています。コンピュータに対して、「手本見せるよ、これはこう、これはこう。わかった? じゃ、あとは同じようにまとめといてね!」というのができるようになったわけで、ちょっと未来を感じました。

研究所レベルの研究成果を、製品として実装した初の例が、PowerShellだったというのも面白味を感じます。

ただ、CSVでもJSONでもXMLでもない、わけのわからない謎フォーマットで保存されたテキストデータを解析しなきゃならない事態というのは、そもそも不幸な状況であることも、また事実かと思います。

ConvertFrom-Stringは、そんな訳の分からないものを撲滅して、今度こそまともなフォーマットのデータに変換して保存するための、最終兵器のようなものかもしれません。

なお、Auto-Generated Example-Driven Parsingでは他にもプロパティに型を指定したり、部分的に正規表現を用いたり、階層構造を持つデータにも対応してたりと、かなり色々なことができるようになっています。ぜひ、v5環境を整えて、ConvertFrom-Stringを試してみてください。

さてさて、PowerShell Advent Calendar 2014、今年は参加者が少なく、完走はかなり危ぶまれますが、できるところまで行きたいですね! これをお読みのあなたの記事が読みたいです! ぜひ、ご参加いただけると幸いです。

2012/12/25

本記事はPowerShell Advent Calendar 2012、最終日の記事です。

前回はAdd-Typeコマンドレットを使って独自のクラスを作成し、そのクラスを入力あるいは出力型に取る関数をどのように記述すれば良いのか、というお話でした。

今回は前回に残した課題である、ユーザー定義の独自型の出力にちゃんとした書式を設定する方法について説明していきます。

型データと書式設定データ

PowerShellは.NETオブジェクト(に限らず、型アダプタが存在するCOMやXMLなども、ですが…)をラッピングした型システムを有しているわけですが、このラッピング時にオブジェクトに対してPowerShell独自のデータを付与することができます。それが型データと書式設定データと呼ばれるものです。

型データはクラスにPowerShellエンジンが付加する独自のメンバ(プロパティ、メソッド)です。代表的なものにNoteProperty(静的な値をもつプロパティ), ScriptProperty(スクリプトで記述されたgetterとsetterをもつプロパティ), AliasProperty(既存プロパティのエイリアス), CodeProperty(.NETのスタティックプロパティ), CodeMethod(.NETのスタティックメソッド), ScriptMethod(スクリプトで記述されたメソッド)があります。

型データは .types.ps1xmlファイルにその定義を記述し、モジュールならモジュールマニフェスト(.psd1)のTypesToProcessプロパティに型データファイルパスを指定することで、インポート時に型データを反映させることができます。

Update-TypeDataコマンドレットで後から型データファイルを読み込んで反映することもできます。PowerShell 3.0ではUpdate-TypeDataコマンドレットで.types.ps1xmlファイルを読むのではなく、直接任意のメンバを任意の型に追加することも可能になっています。

また、

$obj | Get-Member -View Extended

とすることで$objに追加されたメンバがどれなのかが分かります。(ちなみに型アダプタによって追加されたメンバはAdapted指定で分かります)

今回の記事では型データについてはこれくらいにして(またいつか改めて取り上げたいですが)、以下、本題の書式設定データの話をしていきます。

書式設定データとは

書式設定データも型データと同様、クラスに付加するデータなのですが、これはオブジェクトを出力する際のデフォルトの表示フォーマットを定義するものとなります。

たとえばGet-Processコマンドレットを実行すると

Handles  NPM(K)    PM(K)      WS(K) VM(M)   CPU(s)     Id ProcessName
-------  ------    -----      ----- -----   ------     -- -----------
    138      13    18456       7104    62            2052 aaHMSvc
     88       8     2168       1268    55            2112 AdminService
...

のようにProcessオブジェクトが表形式で表示されます。

ここで表に含まれるプロパティ、IdとProcessNameは.NETのProcessクラスが持つオリジナルのプロパティで、HandlesはHandleCountプロパティのAliasPropertyです。NPMやWSなども対応するAliasPropertyやScriptPropertyが定義されているのですが、たとえばNPMというAliasPropertyはあってもNPM(K)というメンバはありません。これを定義しているのが書式設定データになるわけです。そもそもこの表に含まれるプロパティの種類であるとか、もっというとProcessオブジェクトは特に指定がない場合は表形式で表示する、といった定義も書式設定データに含まれます。

書式設定データも型データと同様にXMLファイルに定義されるのですが、その拡張子は.format.ps1xmlです。モジュールならマニフェストのFormatsToProcessプロパティに.format.ps1xmlファイルのパスを指定することで表示に反映されますし、Update-FormatDataコマンドレットによって後から反映させることも可能です。

この書式設定ファイルはユーザー定義型に関しても定義を記述できます。つまり、ユーザー定義型に対応する.format.ps1xmlファイルを記述し、それを読み込むことで、自分がAdd-Typeで作った型に対しても書式を設定できるわけです。次の節でそのやり方を見ていきましょう。

書式設定データの作り方

書式設定データ.format.ps1xmlの書式についてはMSDNにリファレンスがあるので、これを読めば自分で一から作成することは可能です。ですがそれはちょっと面倒くさいので、既存の書式設定データをベースに、独自型用に修正していくのがお勧めです。

書式設定データはGet-FormatDataコマンドレットで取得でき、Export-FormatDataコマンドレットでファイルとして出力できます。なお、Export-FormatDataコマンドレットの出力XMLファイルは改行コードが入っていなくて見づらいので、XmlDocumentとして再度読み込んでSave()するという小細工を施すのがお勧めです。先ほどのProcessクラス(System.Diagnostics.Process)の書式設定データをファイル化するには以下のようなスクリプトを実行します。

$ps1xml="process.format.ps1xml"
Get-FormatData System.Diagnostics.Process | Export-FormatData -Path $ps1xml -IncludeScriptBlock
([xml](Get-Content $ps1xml)).Save((Join-Path (Get-Location) $ps1xml))

このスクリプトを実行すると、Processクラスの書式設定データをprocess.format.ps1xmlファイルとして出力できます。

出力した.format.ps1xmlはPowerShell ISE(ただしv3の)で開くのがお勧めです。ちゃんとXMLノードを折りたたみできるので。

さて、出力した.format.ps1xmlファイルをつらつらと眺めると、実際の出力書式の定義はビュー(View)という単位で行われていることがわかります。View要素の下にはName要素(ビューの名前)、ViewSelectedBy要素(ビューを反映する対象の型)、TableControl要素(表の書式)があります。

TableControl要素の下にはTableHeaders要素とTableRowEntries要素が含まれており、前者は表のヘッダーに記載するラベルやその幅などをTableColumnHeader要素に一つ一つ定義し、後者は表の本体に表示するオブジェクトのプロパティ値をTableColumnItem要素に一つ一つ定義しています。

TableColumnItem要素は単純にプロパティ値を表示させるならPropertyName要素にプロパティ名を書くだけでOKです。スクリプトの結果を表示させるならScriptBlock要素内にスクリプトを書きます。ScriptBlock要素内で自動変数$_に1オブジェクトが格納されています。

結局のところ、表に表示したいプロパティの分だけ、TableColumnHeader要素(プロパティ名のラベル)とTableColumnItem要素(プロパティ値)を1:1で定義していけばOKです。

以上を踏まえてprocess.format.ps1xmlを改変して、前回作成したWinscript.Driveクラスの書式設定ファイルdrive.format.ps1xmlを作成してみました。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Configuration>
  <ViewDefinitions>
    <View>
      <Name>drive</Name>
      <ViewSelectedBy>
        <TypeName>Winscript.Drive</TypeName>
      </ViewSelectedBy>
      <TableControl>
        <TableHeaders>
          <TableColumnHeader>
            <Label>Name</Label>
            <Width>4</Width>
          </TableColumnHeader>
          <TableColumnHeader>
            <Label>VolumeName</Label>
            <Width>15</Width>
          </TableColumnHeader>
          <TableColumnHeader>
            <Label>Type</Label>
            <Width>15</Width>
          </TableColumnHeader>
          <TableColumnHeader>
            <Label>RootPath</Label>
          </TableColumnHeader>
          <TableColumnHeader>
            <Label>Size(GB)</Label>
            <Width>25</Width>
            <Alignment>Right</Alignment>
          </TableColumnHeader>
          <TableColumnHeader>
            <Label>Used(%)</Label>
            <Width>7</Width>
            <Alignment>Right</Alignment>
          </TableColumnHeader>
        </TableHeaders>
        <TableRowEntries>
          <TableRowEntry>
            <TableColumnItems>
              <TableColumnItem>
                <PropertyName>Name</PropertyName>
              </TableColumnItem>
              <TableColumnItem>
                <PropertyName>VolumeName</PropertyName>
              </TableColumnItem>
              <TableColumnItem>
                <PropertyName>Type</PropertyName>
              </TableColumnItem>
              <TableColumnItem>
                <PropertyName>RootPath</PropertyName>
              </TableColumnItem>
              <TableColumnItem>
                <ScriptBlock>[int]($_.Size/1GB)</ScriptBlock>
                <FormatString>{0:#,#}</FormatString>
              </TableColumnItem>
              <TableColumnItem>
                <ScriptBlock>[int]($_.UsedSpace*100/$_.Size)</ScriptBlock>
              </TableColumnItem>
            </TableColumnItems>
          </TableRowEntry>
        </TableRowEntries>
      </TableControl>
    </View>
  </ViewDefinitions>
</Configuration>

前回作成したスクリプトを実行後、このdrive.format.ps1xmlファイルを

Update-FormatData -AppendPath .\drive.format.ps1xml

のようにして現在のセッションに読み込んでやることで、以降は定義した関数を実行すると、

PS> Get-Drive
Name VolumeName      Type            RootPath                  Size(GB) Used(%)
---- ----------      ----            --------                  -------- -------
C:                   LocalDisk       C:\                            112      88
D:                   LocalDisk       D:\                            466      63
Q:                   CompactDisc     Q:\                                       
V:                   NetworkDrive    \\server\D                   1,397      64

このように定義した型のオブジェクトに対しても、綺麗な書式で出力することができるようになるわけです。

まとめ

ここまで全三回にわたって、「関数の定義」「型の定義」「出力書式の定義」の基本のきについて説明してきました。基本とはいえ、PowerShellでがっつりとちゃんとした関数を書く上で真っ先に押さえておかないといけないことばかりですし、逆にここまで必要最小限に絞った記事もあまりないかなと思い、まとめてみました。参考にしていただければ幸いです。

さて、PSアドベントカレンダー2012もこれで終わりです。皆様、よいクリスマス…はもう終わりなので、よいお年を!

※終わりと言っておきながら実は明日以降、ロスタイムとしてもうひとかたご登場の予定です。ご期待ください。

2012/12/01

今日から、PowerShell Advent Calendar 2012が始まりました。初日は私が担当させていただきます。お題は旬の話題、PowerShell 3.0の新機能!…ではなく、初心に返って、PowerShellの「関数」ってどう書くのがいいのかというお話をします。PowerShell 3.0どころか、大部分はPowerShell 1.0から変わっていない基本の話です。

これは今までずっと書きたかったネタですがなかなか書く暇がなくて放置してたものです。3.0の話はきっと他の皆さんが書いて下さるはず!私もまた順番が回ってきたら書こうと思います。

PowerShellの関数は従来言語とだいぶ違う

PowerShellを使いこなすようになってくると、他の言語を使う時と同じで、定型処理は関数として一つにまとめたくなってきます。ところが他の言語と同じような感覚で関数を書くと、どうもうまくいかないのです。

たとえば引数にフォルダパスとフォルダ名を指定すると、指定フォルダが存在すればFalseを返し、存在しなければ作成してTrueを返す関数を書いてみました。

function MakeDir($path,$name)
{
    $newDirPath = Join-Path $path $name
    if((Test-Path $newDirPath))
    {
        return $false
    }
    else
    {
        New-Item -ItemType Directory -Path $newDirPath 
        return $true
    }
}

実行は

MakeDir("C:\test","NewFolder")

と、メソッド風に呼び出すことはできないので、コマンドレット風に

MakeDir C:\test NewFolder

と呼び出せばいいんですが(まあ最初はここもつまづきポイントではありますが)、この実行結果は以下のようになります。

    ディレクトリ: C:\test

Mode                LastWriteTime     Length Name 
----                -------------     ------ ----
d----        2012/12/01      7:51            NewFolder
True

フォルダが作成されてTrueが返却されることを想定していたのに、なんか余計な出力が混じってしまっています。なんでしょうこれは?

実はPowerShell関数内で値が出力されると、returnキーワードがついてなくてもすべて呼び出し元に出力されるという仕様なのです。そしてPowerShellにおけるreturnキーワードの効果は「後続処理を打ち切って呼び出し元に戻る。ただしreturnの後に値が指定してあればそれを最後の値として戻す」となります。そのため、呼び出し元に返したくない出力が関数内にある場合は、すべて[void]にキャストしたり|Out-Nullとしてリダイレクトするなどして出力を破棄する必要があるのです。このMakeDir関数の場合はNew-Itemコマンドレットが作成したフォルダのFolderInfoオブジェクトを出力するので、これをNew-Item -ItemType Directory -Path $newDirPath | Out-Null のように破棄してやる必要があるわけです。

パイプラインの動作

先ほどの例を見ると、「いやいやなんでそんな訳のわからない仕様なんだよ、returnあるときだけ値返せよ」とお思いかと思います。しかしこれはPowerShellの特長の一つである、コマンドのパイプラインによる連携を行うための仕様なんです。

ここでコマンドを繋ぐパイプラインがどういう動作をしてるか、おさらいします。

Get-Process | where {$_.Handles -ge 500} | foreach {$_.Path}

これはハンドル数が500以上のプロセスのメインモジュールファイルのパスを取得するというコマンドで、別に何の変哲もありません。ところが、このコマンドがやっている処理を、次のように誤解してませんでしょうか?

@ 稼働中のすべてのプロセスの一覧を配列として取得する。
A @で取得した配列を走査して、Handlesプロパティの値を調べる。Handlesが500以上のオブジェクトだけ抽出した配列を生成する。
B Aで生成した配列を列挙して、{}内のスクリプトをそれぞれ実行する。

しかし、これは間違いです。

正しくは

@ 稼働中の1つのプロセスオブジェクトを取得して次のコマンドへ送る。
A そのプロセスのハンドル数が500以上なら、次のコマンドへ送る。そうでないなら@に戻る。
B そのプロセスに対して{}内のスクリプトを実行する。まだ未取得のプロセスが残っていれば@に戻る。

という動きをしています。つまり、パイプラインの手前で一旦すべての処理を終えてから、出力オブジェクトがまとめて配列という形で次のコマンドに送られるのではなく、オブジェクトがパイプラインの先頭から末尾に向けて1つずつ通過していき、それが先頭コマンドの出力オブジェクト数だけ繰り返される、という動作をしているのです。

これがPowerShellのパイプライン処理が、従来の処理系での関数と決定的に違うところで、パイプラインによって複数のコマンドが、あたかももとからあった単一のコマンドのように密に連携するわけです。

(この処理、.NETのLINQにちょっと似てると思う方もいらっしゃると思います。しかしLINQとは全然違うものです。なんせPowerShellはLINQより先に世に出てますし! しかし類似点も多いのでいずれ比較なんかを書きたいと思ってます)

パイプラインで連携可能な関数の書き方

さて、先ほどのパイプラインの話ではコマンドレットを連携させていました。しかしPowerShellにおいてはコマンドレットも関数も、それが.NETのクラスかPowerShellのスクリプトなのかの違いがあるだけで、基本は同じ「コマンド」です。なので、関数もコマンドレットと同様、適切な記述をおこなえば、パイプラインでコマンド同士を連携させることが可能です。

以下に、Get-Repeatという関数の例を挙げます。この関数は-Textパラメータに文字列を指定し、-Countパラメータに回数を指定すると、指定文字列を指定回数分連結した文字列を出力する、という何の変哲もない関数です。しかしパイプラインからの入力を受け付け、次のパイプラインへ出力することを想定した作りになっています。

function Get-Repeat
{
    param(
        [Parameter(ValueFromPipeline=$true,Mandatory=$true)]
        [string[]]
        $Text,
        
        [int]
        $Count=2
    )

    begin
    {
    }

    process
    {
        foreach($s in $Text)
        {
            $s * $count
        }
    }

    end
    {
    }
}

以下は実行例です。

PS> Get-Repeat -Text ab -Count 2
abab
PS> "ab" | Get-Repeat -Count 2
abab
PS> Get-Repeat -Text ab,cd -Count 2
abab
cdcd
PS> "ab","cd" | Get-Repeat -Count 2
abab
cdcd

このように、パラメータに値を指定してもパイプラインから入力しても、スカラー値(配列ではない単一のオブジェクト)でも配列でも、正しく処理されています。

この関数をポイントごとに見ていきましょう。

PowerShellの正式な関数はparam節、beginブロック、processブロック、endブロックに分かれます。param節にはパラメータを指定します。beginブロックにはパイプラインで連携した際、最初の1回だけ実行される初期化処理、endブロックには最後の1回だけ実行される後始末処理を記述します。beginとendは今回の例では内容を省略しています。processブロックには、パイプラインから入力された1つのオブジェクトに対してその都度実行される処理を記述します。

ちなみに、

コマンド@|コマンドA|コマンドB

とある場合、各コマンドにおけるbegin,process,endブロックは次のような順番で呼び出されます。

コマンド@begin→コマンドAbegin→コマンドBbegin→{コマンド@process→コマンドAprocess→コマンドBprocess→コマンド@process…}→コマンド@end→コマンドAend→コマンドBend

processブロックでの処理は、通常はパイプラインだけではなくパラメータからも値を入力できるようにしておきます。そのためにはparam節に記述するパラメータに「このパラメータはパイプラインから値を入力することもできる」を意味する[Parameter(ValueFromPipeline=$true)]という属性を指定します(この属性はPowerShell 2.0から利用可)。今回のパラメータには「このパラメータは必須である」を意味するMandatory=$trueもあわせて指定しています。

先述の通り、パイプラインから入力される場合は配列ではなくオブジェクトが単体で渡されるのですが、パラメータから入力される場合はスカラー値と配列値、どちらの可能性もあるため、[string[]] のようにパラメータの型を配列型にしておくことで、どちらを指定しても処理できるようにしています。

processブロックではパラメータ経由で配列値が渡された場合に、各要素に対して処理を行うためforeachループを設けています。ちなみにスカラー値が渡された場合もforeachは問題なく処理します。

processブロック内では、returnは記述しません。returnするとその時点で関数が終了してしまうので正しくすべての出力ができなくなってしまいます。

特にこの例の関数のように入力型と出力型が同一の場合は、processブロックでは1オブジェクトの入力に対して、1オブジェクトを出力するようにしておくと、他のコマンドと連携させやすくなります。ただしWhere-Objectコマンドレットのようにフィルタ処理を行う関数の場合は、条件によっては何も出力しないようにします(空の配列とか$nullを返すのではないことに注意)。もちろん入力オブジェクトから何らかの配列値を出力する場合もありえます。

最低限、これらのポイントを押さえて関数を記述すると、他のコマンドとパイプラインで連携しやすい、PowerShellらしい関数を書くことができると思います。

まとめ

PowerShellでは従来言語と同じ感覚で関数を書くと、うまくいかないことが多いです。もっとも単に処理をひとまとめにしたいというニーズだけならばそれでも問題ないのですが、関数同士を組み合わせたいときに問題が顕在化します。

パイプラインの真の動作を理解し、パイプラインの中に組み込んで動作させることを想定した関数を記述すると、他のコマンドレットあるいは自作関数と連携しやすくなり、PowerShellの真の力を解放することができると思います。

PowerShell Advent Calendar 2012の1日目にしてはえらい固いネタかもですが、基本をおさらいするのも大事ですよね。

さて、明日は@jsakamotoさんの番です。よろしくお願いします。


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