Scala format string：便利で見やすい文字列整形方法

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Scala format string：便利で見やすい文字列整形方法

はじめに：なぜ文字列整形が重要なのか

プログラミングにおいて、文字列の整形（フォーマット）は非常に基本的ながらも重要なタスクです。ログ出力、ユーザーへのメッセージ表示、ファイルへの書き込み、デバッグ情報の確認など、様々な場面で整形された文字列が必要になります。

整形された文字列は、単にデータを結合するだけでなく、以下のような利点をもたらします。

  1. 可読性の向上: 情報が整理されて表示されるため、人間にとって理解しやすくなります。特に数値の桁揃え、浮動小数点数の精度指定、日付の表示形式などは、可読性に大きく影響します。
  2. デバッグの効率化: 変数の値やプログラムの状態を整形して出力することで、問題の原因特定が容易になります。
  3. ユーザー体験の向上: アプリケーションの出力が整理されていると、ユーザーは情報をスムーズに理解できます。
  4. データの一貫性: 特定の形式に整えることで、後続の処理（パースなど）が容易になります。

Scalaは、その強力な表現力と柔軟性により、文字列整形においても様々な方法を提供しています。伝統的なCスタイルの書式指定から、Scala独自の革新的なアプローチまで、開発者は用途に応じて最適な方法を選択できます。この記事では、Scalaにおける主な文字列整形方法を網羅し、特に「便利で見やすい」と評価されている文字列補間子（String Interpolators）に焦点を当てて、その使い方、利点、そして応用例を詳細に解説します。

Scalaにおける文字列整形方法の概要

Scalaには、文字列を整形するためのいくつかの主要なアプローチがあります。

  1. 文字列連結（+演算子）: 最も基本的な方法で、複数の文字列や値を+演算子で繋げます。
  2. コレクションの整形（mkString）: SeqやArrayなどのコレクションに含まれる要素を、区切り文字を指定して一つの文字列に結合します。
  3. formatメソッド: JavaのString.formatに似た、C言語スタイルの書式指定子を使った整形方法です。
  4. 文字列補間子（String Interpolators）: Scala 2.10から導入された機能で、文字列リテラル内に直接変数や式を埋め込むことができます。s、f、rawといったプレフィックスを文字列リテラルの前につけて使用します。

これらの方法それぞれに得意な状況と限界があります。この記事では、これらの方法を順に見ていき、特に現代のScala開発で主流となっている文字列補間子について深く掘り下げます。

基本的な文字列整形

まず、最も単純な方法から見ていきましょう。

文字列連結（+演算子）

Scalaでは、Javaと同様に+演算子を使って文字列を連結できます。非文字列型の値も自動的に文字列に変換されて連結されます。

“`scala
val name = “Alice”
val age = 30
val message = “Hello, ” + name + “! You are ” + age + ” years old.”
println(message) // 出力: Hello, Alice! You are 30 years old.

val price = 19.99
val quantity = 3
val total = “Total: $” + price * quantity // 式の評価結果も連結できる
println(total) // 出力: Total: $59.97
“`

利点:

  • 非常に直感的で、学習コストが低い。
  • 単純な短い文字列の結合には便利。

欠点:

  • 連結する要素が増えるにつれて、コードが読みにくく、煩雑になる。
  • スペースや句読点の管理が手作業になり、エラーが発生しやすい。
  • 型安全ではないため、意図しない型変換が起きる可能性がある（ただし、ScalaではAnyが自動でToStringされるので、これはJavaほど大きな問題ではないことが多い）。
  • 数値の書式指定（桁数、精度など）は別途行う必要がある。

複雑な文字列を作成する場合には、+演算子による連結は避けるべきです。

コレクションの整形（mkString）

mkStringメソッドは、Seq、Array、SetなどのScalaコレクションに対して定義されており、コレクションの要素を連結して一つの文字列を作成するのに特化しています。

mkStringにはいくつかのオーバーロードがあります。

  1. collection.mkString: 要素をそのまま連結します。
  2. collection.mkString(separator: String): 要素をseparatorで区切って連結します。
  3. collection.mkString(start: String, separator: String, end: String): start文字列で開始し、要素をseparatorで区切り、end文字列で終了します。

“`scala
val fruits = List(“Apple”, “Banana”, “Cherry”)

// 1. mkString() – 区切り文字なし
println(fruits.mkString) // 出力: AppleBananaCherry

// 2. mkString(separator) – 区切り文字を指定
println(fruits.mkString(“, “)) // 出力: Apple, Banana, Cherry

// 3. mkString(start, separator, end) – 前後と区切り文字を指定
println(fruits.mkString(“[“, “, “, “]”)) // 出力: [Apple, Banana, Cherry]

val numbers = Array(1, 2, 3, 4, 5)
println(numbers.mkString(“Numbers: “, ” – “, “.”)) // 出力: Numbers: 1 – 2 – 3 – 4 – 5.
“`

利点:

  • コレクションの要素を整形するのに非常に効率的で可読性が高い。
  • 区切り文字や前後の文字列を簡単に指定できる。

欠点:

  • コレクション以外の値を整形するのには使えない。
  • 個々の要素に対する詳細な書式指定（例：数値を特定の桁数で表示する）は、mapなどと組み合わせて要素自体を事前に文字列化しておく必要がある。

scala
// 例：数値をゼロ埋めしてmkStringで結合
val ids = List(1, 15, 200)
val formattedIds = ids.map(id => f"$id%03d") // 各要素を3桁ゼロ埋め文字列に変換
println(formattedIds.mkString(", ")) // 出力: 001, 015, 200

mkStringはコレクションの整形には最適ですが、一般的な文字列整形には向いていません。

伝統的なformatメソッド

Stringクラスのformatメソッドは、JavaのString.formatから継承された機能であり、C言語のprintfにインスパイアされています。書式文字列（format string）と可変長の引数を取り、書式文字列内のプレースホルダー（書式指定子）に対応する引数の値を埋め込んで整形済みの文字列を返します。

“`scala
val name = “Bob”
val pi = Math.PI
val temperature = 23.5

val formattedString = “Hello, %s! Pi is approximately %.2f. The temperature is %.1f degrees Celsius.”
.format(name, pi, temperature)
println(formattedString)
// 出力: Hello, Bob! Pi is approximately 3.14. The temperature is 23.5 degrees Celsius.
“`

書式文字列は、通常の文字列に加えて%で始まる書式指定子を含みます。各書式指定子は、対応する引数の値をどのように文字列として表現するかを指示します。

主要な書式指定子：

  • %s: 文字列
  • %d: 10進数整数
  • %f: 浮動小数点数（10進数）
  • %c: 文字
  • %b: 真偽値 (true/false)
  • %t: 日時
  • %%: リテラルの%文字

書式指定子は、以下の構造を持つことができます。

%[argument_index$][flags][width][.precision]conversion

  • argument_index$: オプション。使用する引数のインデックス（1から始まる）を指定します。これを指定しない場合、書式指定子は出現順に引数に対応します。
    scala
    val str = "Second: %2$s, First: %1$s".format("apple", "banana")
    println(str) // 出力: Second: banana, First: apple
  • flags: オプション。表示形式を制御するフラグ。例：
    • -: 左寄せ
    • +: 数値に常に符号を表示
    • : 正の数に先頭にスペースを挿入
    • 0: 数値をゼロ埋め (幅指定と併用)
    • ,: 数値に桁区切りカンマを追加
    • (: 負の数を括弧で囲む
  • width: オプション。出力される最小幅。指定された幅より短い場合は、スペースやゼロで埋められます（デフォルトは右寄せ、-フラグで左寄せ）。
  • .precision: オプション。精度。
    • 浮動小数点数の場合: 小数点以下の桁数
    • 文字列の場合: 出力する最大文字数
  • conversion: 必須。データの型を指定する文字（s, d, fなど）。

例：

“`scala
val value = 12345.6789

// 幅指定と精度指定
println(“Value: %10.2f”.format(value)) // 出力: Value: 12345.68 (幅10、小数点以下2桁、右寄せ)

// 左寄せと幅指定
println(“Value: %-10.2f”.format(value)) // 出力: Value: 12345.68 (幅10、小数点以下2桁、左寄せ)

// ゼロ埋めと幅指定 (整数)
println(“ID: %05d”.format(42)) // 出力: ID: 00042

// 桁区切りカンマ
println(“Price: %,d”.format(1000000)) // 出力: Price: 1,000,000

// 複数のフラグ
println(“Value: %+010.2f”.format(value)) // 出力: Value: +012345.68 (プラス符号、ゼロ埋め、幅10、精度2)
println(“Value: %+010.2f”.format(-value)) // 出力: Value: -12345.68 (マイナス符号、ゼロ埋め、幅10、精度2)
“`

日付・時刻のフォーマット（%t）

%t書式指定子は、java.util.Dateやjava.util.Calendar、Java 8以降のjava.timeパッケージのクラス（LocalDate, LocalTime, LocalDateTime, ZonedDateTimeなど）をフォーマットするために使用されます。%tの後ろに、表示する日付/時刻の要素を指定する一文字のサフィックスを付けます。

“`scala
import java.util.{Date, Calendar}
import java.time.LocalDateTime
import java.time.format.DateTimeFormatter

val nowUtil = new Date()
val nowJava8 = LocalDateTime.now()

// java.util.Date または Calendar の場合
println(“Current date/time (util): %tc”.format(nowUtil)) // 出力例: 水 10 08 10:30:00 JST 2024 (ロケール依存)
println(“Date (util): %tD”.format(nowUtil)) // 出力例: 10/08/24
println(“Time (util): %tr”.format(nowUtil)) // 出力例: 10:30:00 AM
println(“Full Date (util): %tF”.format(nowUtil)) // 出力例: 2024-10-08

// java.time の場合（Java 8以降）
// java.time オブジェクトはそのまま %t で渡せます
println(“Current date/time (java.time): %tc”.format(nowJava8)) // 出力例: 水 10 08 10:30:00 JST 2024 (ロケール依存)
println(“Date (java.time): %tD”.format(nowJava8)) // 出力例: 10/08/24
println(“Time (java.time): %tr”.format(nowJava8)) // 出力例: 10:30:00 AM
println(“Full Date (java.time): %tF”.format(nowJava8)) // 出力例: 2024-10-08

// %t 以外にも、日付/時刻専用のサフィックスがあります
// C: complete date and time (ロケール依存)
// F: ISO 8601 date (yyyy-MM-dd)
// D: MM/dd/yy
// T: HH:mm:ss (24時間表記)
// R: HH:mm:ss (12時間表記)
// … その他多数（java.util.Formatterのドキュメント参照）

// 特定の要素だけ抽出することも可能
// Y: Year (4桁)
// m: Month (01-12)
// d: Day of month (01-31)
// H: Hour (00-23)
// M: Minute (00-59)
// S: Second (00-60)
// L: Millisecond (000-999)
// N: Nanosecond (000000000-999999999)
println(“Year: %tY, Month: %tm, Day: %td”.format(nowJava8, nowJava8, nowJava8))
// 出力例: Year: 2024, Month: 10, Day: 08
// ここで引数を3回渡しているのは冗長ですが、formatメソッドの仕様です。
// 後述するf補間子では、オブジェクトを一度だけ指定し、複数の %t サフィックスを使うことができます。
“`

%tとJava 8以降のjava.timeを組み合わせる場合、java.time.format.DateTimeFormatterを使う方が一般的で柔軟性も高いですが、簡単な日付時刻整形には%tも利用できます。

formatメソッドの評価

利点:

  • 非常に強力で柔軟な書式指定が可能（幅、精度、ゼロ埋め、アライメント、桁区切りなど）。
  • C言語のprintfやJavaのString.formatに慣れている開発者には馴染みやすい。
  • 国際化（i18n）に対応している（java.util.Localeを指定してフォーマットできる）。

欠点:

  • 書式文字列の可読性が低い。特に複雑な書式指定子や多数の引数がある場合、人間が理解しにくい。
  • 型安全ではない: 書式指定子と引数の型が一致しない場合、コンパイル時には検出されず、実行時にjava.util.IllegalFormatExceptionが発生する可能性がある。
    scala
    // 例：実行時エラーになるコード
    // "abc" は %d (整数) に変換できない
    // "Value: %d".format("abc") // 実行時に例外発生
  • 引数の順番を間違えやすい。特にargument_index$を使わない場合、書式指定子の順番と引数の順番が厳密に対応している必要があります。
  • 書式文字列と引数が離れているため、対応関係を追うのが難しい。

これらの欠点、特に型安全性の欠如と可読性の低さが、Scala開発において後述する文字列補間子、特にf補間子が登場した主な理由です。

Scalaの強力な補間子（String Interpolators）

Scala 2.10で導入された文字列補間子は、文字列リテラルの前につける短いプレフィックス（s, f, rawなど）を使って、文字列中に変数や式を直接埋め込むことができる機能です。これは文字列整形の方法として最も「便利で見やすい」と広く認識されています。

文字列補間子は、単なる構文シュガーではなく、実際にはコンパイラによって特殊な処理が行われます。文字列リテラルはscala.StringContextクラスのインスタンスに変換され、それにプレフィックスに対応するメソッド（例: s, f, raw）が呼び出されます。埋め込まれた変数や式は、これらのメソッドの引数として渡されます。この仕組みにより、補間子は強力な型安全性を実現しています。

s補間子 (Simple Interpolator)

s補間子は最も基本的な補間子で、文字列中に$記号を使って変数や式を埋め込むことができます。埋め込まれた値は自動的に文字列に変換されます。

“`scala
val name = “Charlie”
val age = 45

// 基本的な変数埋め込み
val greeting = s”Hello, $name! You are $age years old.”
println(greeting) // 出力: Hello, Charlie! You are 45 years old.

// 式の埋め込み – ブレース {} を使う
val price = 10.5
val quantity = 4
val total = s”The total cost is $$${price * quantity}.” // 式を埋め込むには {} が必須
println(total) // 出力: The total cost is $42.0.
// ${…} の前に $$ と書くと、リテラルの $ を表示できる

// 変数や式にドット付きメソッド呼び出しを含める
val message = ” Scala is fun! ”
println(s”Original: ‘$message'”) // 出力: Original: ‘ Scala is fun! ‘
println(s”Trimmed: ‘${message.trim}'”) // 出力: Trimmed: ‘Scala is fun!’
println(s”Uppercase: ‘${name.toUpperCase}'”) // 出力: Uppercase: ‘CHARLIE’

// ブロック式を埋め込む
val item = “widget”
val count = 5
val status = s”Processing ${if (count > 1) s”$count ${item}s” else s”1 $item”}…”
println(status) // 出力: Processing 5 widgets…
“`

s補間子の使い方:

  • 文字列リテラルの前にsをつけます。例: s"..."
  • 埋め込みたい変数名の前に$をつけます。例: $variableName
  • 埋め込みたい式（変数名以外のもの、またはドット付きメソッド呼び出し、ブロック式）は、${expression}のようにブレース{}で囲みます。

利点:

  • 可読性が非常に高い: 整形後の文字列の構造が一目で分かりやすい。
  • 直感的: 埋め込みたい場所に直接変数や式を書くだけ。
  • 型安全: コンパイル時に埋め込まれる値の型をチェックします（ただし、どのような型でもtoStringを持つ限り埋め込めます）。不正なコードはコンパイルエラーになります。
    scala
    // 例：存在しない変数を参照
    // val nonExistent = s"Value: $x" // コンパイルエラー: value x is not defined

欠点:

  • 数値の幅指定、精度指定、ゼロ埋めなどの書式指定機能は持っていません。これらの整形が必要な場合は、埋め込む値を事前に整形しておくか、後述するf補間子を使用する必要があります。

ほとんどの単純な文字列整形にはs補間子が最適です。その可読性と安全性の高さから、Scala開発で最も頻繁に使用される補間子と言えるでしょう。

f補間子 (Formatted Interpolator)

f補間子は、s補間子の可読性とformatメソッドの強力な書式指定機能を組み合わせたものです。formatメソッドと同様にCスタイルの書式指定子を使用しますが、s補間子のように文字列中に直接$variable%formatの形式で埋め込みます。さらに重要なのは、f補間子は型安全であるという点です。指定された書式指定子と、埋め込まれる変数の型との互換性をコンパイル時にチェックします。

“`scala
val pi = Math.PI
val price = 19.99
val items = 123
val name = “Alice”

// 数値の書式指定 (%f, %d)
println(f”Pi is approximately $pi%.2f”) // 出力: Pi is approximately 3.14 (小数点以下2桁)
println(f”The price is $$$price%5.2f”) // 出力: The price is $19.99 (幅5、小数点以下2桁)
println(f”Number of items: $items%05d”) // 出力: Number of items: 00123 (幅5、ゼロ埋め)

// 文字列の書式指定 (%s)
println(f”Name: $name%10s”) // 出力: Name: Alice (幅10、右寄せ)
println(f”Name: $name%-10s”) // 出力: Name: Alice (幅10、左寄せ)
println(f”Name: $name%.5s”) // 出力: Name: Alice (最大5文字、この場合は変わらず)
println(f”Name: $name%.3s”) // 出力: Name: Ali (最大3文字)

// 複数の値を一度にフォーマット
println(f”$name%s bought $items%d items for $$$price%.2f each.”)
// 出力: Alice bought 123 items for $19.99 each.

// 型安全性の例（コンパイルエラーになるコード）
// val number = 123
// println(f”Number: $number%s”) // OK: 整数を %s でフォーマットするのは可能
// val text = “hello”
// println(f”Text: $text%d”) // コンパイルエラー: type mismatch; found: String required: Double/Float/Long/Int/Short/Byte
“`

f補間子の使い方:

  • 文字列リテラルの前にfをつけます。例: f"..."
  • 埋め込みたい変数や式の後に%をつけ、続けてCスタイルの書式指定子（s, d, fなど）を書きます。例: $variable%formatSpecifier
  • 式を埋め込む場合も{}で囲み、その後に%formatSpecifierをつけます。例: ${expression}%formatSpecifier

日付・時刻のフォーマット (f補間子)

formatメソッドと同様に、f補間子でも%t書式指定子を使って日付や時刻をフォーマットできます。f補間子の場合、formatメソッドとは異なり、埋め込む日付/時刻オブジェクトは一度指定すれば、それに続けて複数の%tサフィックスを指定できます。

“`scala
import java.time.LocalDateTime
import java.util.Calendar

val nowJava8 = LocalDateTime.now()
val nowUtil = Calendar.getInstance()

// Java 8 time API の場合
println(f”Current datetime: $nowJava8%tF %tT”) // 出力例: Current datetime: 2024-10-08 10:30:00

// java.util.Calendar の場合
println(f”Current datetime: $nowUtil%tF %tT”) // 出力例: Current datetime: 2024-10-08 10:30:00

// 特定の要素の抽出
println(f”Year: $nowJava8%tY, Month: $nowJava8%tm, Day: $nowJava8%td”) // 出力例: Year: 2024, Month: 10, Day: 08
// 同じオブジェクトを複数回指定する必要がある点に注意（formatメソッドと同様）。
// ${…} と組み合わせることで、これを回避しつつ式の結果を日付として扱うことも可能ですが、
// 通常はjava.time.format.DateTimeFormatterを使った方が自然です。
“`

f補間子の評価:

利点:

  • s補間子に匹敵する高い可読性。
  • formatメソッドと同等の強力な書式指定機能。
  • 型安全: 書式指定子と値の型の不一致をコンパイル時に検出。
  • 埋め込みたい値と書式指定子がコード上で近くにあるため、対応関係が分かりやすい。

欠点:

  • formatメソッドの書式指定子を理解している必要がある。
  • %記号を使うため、書式指定子ではないリテラルの%を表示したい場合は%%とエスケープする必要がある。

数値や日付など、特定の書式で表示する必要がある場合には、f補間子が最も推奨される方法です。可読性と型安全性を両立しているため、formatメソッドの優れた代替となります。

raw補間子 (Raw Interpolator)

raw補間子は、エスケープシーケンス（例: \n, \t, \など）を処理しない、文字通りの文字列を生成します。文字列リテラルに書かれたバックスラッシュとその後の文字は、特殊な意味を持たず、そのまま文字列に含まれます。

“`scala
val text = “Hello,\nWorld!”

// 通常の文字列リテラル（エスケープシーケンスが処理される）
println(text)
/ 出力:
Hello,
World!
/

// s補間子（エスケープシーケンスが処理される）
println(s”Using s: $text”)
/ 出力:
Using s: Hello,
World!
/

// raw補間子（エスケープシーケンスが処理されない）
println(raw”Using raw: $text”)
/ 出力:
Using raw: Hello,\nWorld!
/

// リテラルのバックスラッシュもそのまま
println(raw”This is a backslash: . This is a newline: \n.”)
// 出力: This is a backslash: . This is a newline: \n.

// 変数や式の中にエスケープシーケンスが含まれている場合は、それは処理される
// raw補間子はあくまで文字列リテラル内のエスケープシーケンスを無効にする
val escapedVar = “\nThis is a newline from a variable.”
println(raw”Variable content: $escapedVar”)
/ 出力:
Variable content:
This is a newline from a variable.
/
“`

raw補間子の使い方:

  • 文字列リテラルの前にrawをつけます。例: raw"..."
  • s補間子やf補間子と同様に、$や${}を使って変数や式を埋め込むことができます。ただし、埋め込まれた変数や式自体の内部に含まれるエスケープシーケンスは通常通り処理されます。raw補間子が影響するのは、あくまで文字列リテラルそのものの中に直接書かれたバックスラッシュです。

利点:

  • 正規表現パターン、ファイルパス、またはエスケープシーケンスを文字通り含めたいその他の文字列を定義する際に非常に便利。
  • バックスラッシュを二重に書く（\\）必要がないため、可読性が向上する。

欠点:

  • 通常のエスケープシーケンス（改行、タブなど）を使いたい場合には適さない。

生の文字列が必要な特定の状況以外では、s補間子やf補間子の方が一般的です。

補間子の詳細と応用

文字列補間子は、Scalaの強力なマクロシステムによって実現されています。文字列リテラルがStringContextオブジェクトに変換され、それに補間子の名前（s, f, rawなど）に対応するメソッドが呼び出されるという仕組みは既に触れましたが、この設計は単に文字列を整形するだけでなく、より高度な応用を可能にします。

補間子の仕組み (StringContext)

文字列補間子 prefix"part0${arg1}part1${arg2}part2..." は、コンパイル時に以下のようなコードに展開されます。

StringContext("part0", "part1", "part2", ...).prefix(arg1, arg2, ...)

例えば、s"Hello, $name!" というコードは、

StringContext("Hello, ", "!").s(name)

に展開されます。

StringContextクラスは、文字列の静的な部分（part0, part1など）のシーケンスと、動的な値（arg1, arg2など）のシーケンスを扱います。補間子メソッド（例: s)は、これらの情報を受け取り、最終的な文字列を構築します。

この仕組みにより、コンパイラは静的な部分と動的な値の型情報を利用して、様々なチェックや変換を行うことができます。f補間子の型安全性は、このStringContextとそれに関連するメソッドが、渡された引数の型が書式指定子と互換性があるかをコンパイル時にチェックすることで実現されています。

カスタム補間子

文字列補間子の仕組みを理解すると、開発者自身が独自の補間子を定義できることがわかります。これは、特定のドメイン固有の言語（DSL）や、特殊な文字列処理を必要とする場合に非常に強力な機能となります。

カスタム補間子は、StringContextクラスに対する拡張メソッドとして定義されます。これは、既存のクラスに新しいメソッドを追加するScalaの機能であるImplicit Conversion（暗黙の型変換）またはExtension Methods (Scala 3) を利用して行われます。

簡単なカスタム補間子の例として、HTMLタグを生成するhtml補間子を考えてみましょう。

“`scala
import scala.language.implicitConversions // Implicit Conversion を使用するための設定

// StringContextに拡張メソッドを追加するためのクラス
implicit class HtmlHelper(val sc: StringContext) extends AnyVal {
// カスタム補間子のメソッド名を定義
def html(args: Any*): String = {
// sc.parts は静的な文字列部分のシーケンス (List[String])
// args は埋め込まれた動的な値のシーケンス (Seq[Any])

// ここでHTMLエスケープ処理を行う
val processedArgs = args.map {
  case null => "null" // nullは文字列"null"に変換
  case arg => // その他の型は toString し、HTML特殊文字をエスケープ
    xml.Utility.escape(arg.toString)
}

// 静的な部分と処理済み動的な部分を交互に連結
sc.parts.iterator.zipAll(processedArgs.iterator, "", "").map {
  case (part, arg) => part + arg
}.mkString("")

}
}

object CustomInterpolatorExample {
def main(args: Array[String]): Unit = {
val title = “Scala & HTML”
val content = “””

This is an example.

“”” // サンプルとして、既にHTMLタグが含まれている文字列

// カスタム html 補間子を使用
val page = html"""
  <!DOCTYPE html>
  <html>
  <head>
      <title>$title</title>
  </head>
  <body>
      <h1>$title</h1>
      <div>${content}</div>
  </body>
  </html>
"""

// content 内の < や > などがエスケープされているか確認
println(page)

}
}
“`

上記の例では、html補間子の中で、埋め込まれた動的な値（args）に対してHTMLエスケープ処理（xml.Utility.escape）を行っています。これにより、ユーザー入力などを安全にHTMLに埋め込むことができます。

カスタム補間子のユースケース:

  • ドメイン固有の言語（DSL）: SQLクエリ、正規表現、シェルコマンドなど、特定の言語を埋め込む際に、構文チェックやエスケープ処理を自動化する。
  • セキュリティ: SQLインジェクションやクロスサイトスクリプティング (XSS) などのリスクを防ぐために、入力値の自動的なエスケープ処理を行う補間子を定義する。
  • 国際化（i18n）: ロケールに応じた文字列の選択や書式設定を行う補間子。
  • 特定のデータ形式の生成: JSON、XML、CSVなど、特定の形式の文字列を安全かつ簡単に生成する。

カスタム補間子は強力ですが、実装にはStringContextの仕組みへの理解が必要です。また、あまりに複雑な処理を補間子の中に詰め込むと、可読性やデバッグの難易度が上がる可能性があるため注意が必要です。

多行文字列と補間子

Scalaではトリプルクォート"""..."""を使って多行文字列リテラルを定義できます。これは改行や引用符をエスケープせずにそのまま記述できるため、長いテキストブロックや構造化されたテキスト（例: JSON、XML、SQL）をコード内に含める場合に非常に便利です。

文字列補間子は、この多行文字列と組み合わせて使用できます。

“`scala
val name = “David”
val item = “book”
val price = 25.50

val message = s”””
Hello, $name!
Thank you for your purchase of a $item.
The price was $$$price%.2f.
We hope to see you again soon.
“””.stripMargin // stripMarginを使って、先頭の余分な空白を除去できる（デフォルトでは | を区切り文字とする）

println(message)
“`

出力例:

Hello, David!
Thank you for your purchase of a book.
The price was $25.50.
We hope to see you again soon.

上記の例では、s補間子と多行文字列を組み合わせています。priceの整形にはf補間子の機能を使いたい場合、多行文字列リテラルの前にfをつけます。

“`scala
val name = “David”
val item = “book”
val price = 25.50

val message = f”””
Hello, $name!
Thank you for your purchase of a $item.
The price was $$$price%.2f.
We hope to see you again soon.
“””.stripMargin

println(message)
“`

多行文字列と補間子を組み合わせることで、複雑なメッセージや構造化されたテキストを、コードの可読性を損なわずに整形することができます。stripMarginメソッドは、多行文字列の各行の先頭にある共通の空白（通常は|文字までの部分）を取り除くのに便利です。

パフォーマンス

文字列補間子のパフォーマンスは、多くの場合、同等の文字列連結やformatメソッドと同等か、場合によっては優れています。これは、補間子がコンパイル時に静的な部分と動的な値を効率的に処理するように展開されるためです。特にs補間子のような単純なケースでは、コンパイラは最適な文字列構築コード（例: StringBuilderの使用など）を生成します。

ただし、非常に多数の変数や複雑な式を一つの補間子の中に詰め込むと、コンパイル時間が増加したり、生成されるコードが読みにくくなったりする可能性があります。極端なケースでは、補間子を分割したり、一部の整形処理を事前に済ませておくなどの工夫が有効かもしれません。しかし、一般的な使用においては、パフォーマンスを過度に心配する必要はありません。可読性や安全性のメリットの方が大きいことがほとんどです。

エラーハンドリング

文字列補間子、特にsとfはコンパイル時の型チェックによってエラーを早期に検出できます。

  • 存在しない変数を参照する: s"Value: $x" → コンパイルエラー
  • f補間子で書式指定子と変数の型が不一致: f"$number%s" (numberがString以外) → コンパイルエラー
  • f補間子で不正な書式指定子を使用: f"$number%q" (%qは存在しない) → コンパイルエラー

これは、formatメソッドがこれらのエラーを実行時になるまで検出できないのと比べて大きな利点です。実行時エラーはデバッグが難しく、本番環境で予期しない障害を引き起こす可能性があります。

raw補間子はエスケープシーケンスを無効にしますが、埋め込まれた変数や式自体の値が不正な形式を含んでいる場合（例: 不正なUnicodeエスケープシーケンスを含む文字列変数を埋め込む）、その結果は実行時に依存します。しかし、これは補間子の問題というよりは、埋め込まれるデータ自体の問題です。

総じて、文字列補間子は文字列整形におけるエラーを減らし、開発効率を向上させるのに役立ちます。

どの方法を選ぶべきか？

Scalaで文字列を整形する際には、状況に応じて最適な方法を選択することが重要です。以下に、一般的なガイドラインを示します。

  1. 単純な文字列連結:

    • ごく少数の（2つか3つ程度の）文字列やリテラルを連結するだけで、複雑な整形が不要な場合。
    • 例: "Error: " + message
    • ただし、少しでも複雑になりそうなら、より可読性の高い補間子を検討すべきです。

  2. コレクションの要素の連結:

    • SeqやArrayなどのコレクションの全要素を一つの文字列に結合したい場合。
    • 区切り文字や前後の文字列を指定したい場合。
    • 例: list.mkString(", "), array.mkString("[", ", ", "]")
    • 個々の要素を整形してから結合したい場合は、mapと組み合わせて使用します。

  3. formatメソッド:

    • レガシーコードとの互換性が必要な場合。
    • JavaのString.formatやC言語のprintfに慣れているチームで、コードスタイルを統一したい場合（ただし、デメリットも理解した上で）。
    • 強力な書式指定が必要で、かつ、型安全性のリスクを許容できる（または、コンパイル時チェックが不要/利用できない特定の状況）場合。
    • ただし、ほとんどの強力な書式指定はf補間子でも可能です。

  4. s補間子:

    • 最も一般的で推奨される方法。
    • 変数や式を文字列中に簡単に埋め込みたい場合。
    • 数値の桁数や精度など、詳細な書式指定が不要な場合。
    • 高い可読性と型安全性を求める場合。
    • 例: s"User $name logged in."

  5. f補間子:

    • s補間子の機能に加え、数値や文字列に特定の書式を適用したい場合。
    • 小数点以下の桁数を指定したい（例: .2f）。
    • 最小幅を指定して桁揃えしたい（例: %10s, %05d）。
    • 桁区切りカンマを追加したい（例: %,d）。
    • 日付や時刻を特定の形式で表示したい（例: %tF, %tT）。
    • 高い可読性、型安全性を保ちつつ、formatメソッドと同等の書式指定機能を利用したい場合。
    • 例: f"Price: $$$price%.2f"

  6. raw補間子:

    • 文字列リテラル内のエスケープシーケンス（例: \n, \t, \）を文字通り扱いたい場合。
    • 正規表現パターンやファイルパスなどをコードに直書きする場合。
    • 例: raw"C:\Program Files\...", raw"regex\d+\.\w+"

  7. カスタム補間子:

    • 特定のドメイン固有の文字列処理（例: 自動的なエスケープ、特殊な構文チェック）を補間子の形で実現したい場合。
    • 特定のAPIやライブラリと連携するためのDSLを構築したい場合。
    • これは比較的応用的な機能であり、標準の補間子で十分な場合は不要です。

結論として、現代のScala開発では、特別な理由がない限り、s補間子またはf補間子を使用するのが最も「便利で見やすい」方法であり、推奨されます。 単純な埋め込みならs、書式指定が必要ならfという使い分けが基本となります。

実践的なヒントとベストプラクティス

Scalaで文字列整形を行う際に役立つヒントとベストプラクティスをいくつか紹介します。

  • 複雑な整形は関数に切り出す: 長く複雑な文字列整形ロジックは、可読性のために独立した関数やメソッドに切り出すべきです。これにより、コードがモジュール化され、テストや再利用が容易になります。
    “`scala
    def formatUserInfo(id: Int, name: String, balance: BigDecimal): String = {
    f”User ID: $id%05d, Name: $name%-20s, Balance: $$$balance%.2f”
    }

    val userId = 101
    val userName = “Eva Green”
    val userBalance = BigDecimal(1234.56)
    println(formatUserInfo(userId, userName, userBalance))
    // 出力: User ID: 00101, Name: Eva Green , Balance: $1234.56
    “`

  • 定数や設定値を利用する: 書式指定文字列や区切り文字、テンプレートの一部など、繰り返し使用されるものは定数として定義するか、設定ファイルから読み込むようにします。これにより、変更が容易になり、一貫性が保たれます。

  • 国際化（i18n）への対応: アプリケーションを複数の言語や地域に対応させる必要がある場合、文字列整形はさらに考慮が必要です。formatメソッドはロケールを引数として取れますが、より複雑な国際化にはメッセージリソースファイルや専用のライブラリ（例: typesafe configの国際化機能、java.text.MessageFormatなど）を使用するのが一般的です。補間子とこれらの仕組みを組み合わせることも可能です（例: ロケールに応じたテンプレート文字列を取得し、それを補間子で処理する）。

  • デバッグ出力に補間子を活用: デバッグ目的で変数や式の値を確認したい場合、println(s"Debug: variable = $variable, expression = ${someCalculation()}") のように補間子を使うと非常に簡単に分かりやすい出力を得られます。

  • コードレビューで整形スタイルを統一する: プロジェクト内で文字列整形のスタイル（どの補間子を使うか、書式指定のルールなど）について合意し、コードレビューでチェックすることで、コードベース全体の一貫性を保つことができます。Scalafmtのようなフォーマッタも役立ちます。

  • 多行文字列とstripMarginを活用: 長いテキストブロックや複数の行にまたがる出力が必要な場合は、トリプルクォートとstripMarginを積極的に使いましょう。これにより、コードのインデント構造を保ちつつ、出力される文字列の先頭の余白をきれいに整形できます。

まとめ

Scalaには、文字列連結（+）、コレクション整形（mkString）、Cスタイルの書式指定（format）、そして文字列補間子（s, f, raw）といった、様々な文字列整形方法が用意されています。

これらの方法の中で、Scala 2.10以降で主流となり、最も「便利で見やすい」と広く認識されているのが文字列補間子です。

  • s補間子は、変数を文字列中に直接埋め込むためのシンプルで直感的、かつ型安全な方法です。ほとんどの基本的な整形ニーズを満たします。
  • f補間子は、s補間子の利点に加え、formatメソッドのような強力な数値・文字列書式指定機能（幅、精度、ゼロ埋めなど）を型安全に提供します。数値や日付の細かい表示形式を制御したい場合に最適です。
  • raw補間子は、文字列リテラル内のエスケープシーケンスを無効にしたい、特定のニッチな状況で使用します。

文字列補間子は、Scalaの強力なマクロ機能によって実現されており、高い可読性とコンパイル時の型安全性を両立しています。さらに、StringContextを拡張することで独自のカスタム補間子を定義する応用も可能です。

適切な文字列整形方法を選択することは、コードの可読性、保守性、そしてデバッグの効率に大きく影響します。多くの場合、sまたはf補間子を使用することで、クリーンで分かりやすく、安全な文字列整形を実現できます。ぜひこれらの補間子を使いこなし、より良いScalaコードを書いていきましょう。

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