パターンマッチのコンパイル

パターンマッチはPythonにも実装されている機能である。しかし、Ergには型検査があるため、より強力なパターンマッチが可能であり、逆に言うとPythonの機能に頼り切ったパターンマッチングは難しい。以下には、Ergがパターンマッチをどのようにコンパイルするかを見る。

基本的なアルゴリズム

基本的に、すべてのパターンは「平坦化」される。具体的には、

[i, [j, k]] -> ...

は、

%1 ->
    i = %1[0]
    %2 = %1[1]
    j = %2[0]
    k = %2[1]
    ...

となる。

変数パターン

変数もパターンである。この場合、パターンに束縛できるかの検査は行わない。i: Int -> ...などと型指定されている場合は次項の型指定パターンに該当する。

型宣言パターン

TypedPattern := Pattern: Type

まずTypeが単純型である場合を見る。 i: Int -> ...などとすればisinstance(i, Int)と同等の検査が実行時に行われる。型がObjとなっている場合は何もしない。全てのオブジェクトがObj型であることは確定しているためである。

TypeがUnion型(e.g. Int ot Str)の場合は、isinstance(i, Int) or isinstance(i, Str)が行われる。

TypeがIntersection型(e.g. Int and Str)の場合は、isinstance(i, Int) and isinstance(i, Str)が行われる。

Typeが篩型(e.g. {I: Int | I >= 0})の場合は、中の述語式を評価することで行われる。{1}は{I: Int | I == 1}の構文糖であったから、i == 1が行われる。

最後に、Typeが多相型・依存型(e.g. Array(Int, 3))の場合は定義に従って検査するべき属性・メソッドが決定される。

F(X)型の検査を考える。定義がF(A <-> E) = ...(E中に現れるSelfはオブジェクト自身に置換される)であるとき、fits(X, E)で検査される。

fits X, E =
    if Typeof(X) == Type:
        then := do subtypeof X, E
        else := do X == E

Arrayの定義は

Array T <-> Union Self.iter().map(Typeof), N <-> Self.__len__() = ...

である。なので、Array(Int, 3)の検査としてはisinstance(i, Array) and subtypeof(Int, Union(i.iter().map(Typeof))) and i.__len__() == 3が行われる。

リテラルパターン

Ergは型とパターンを融合することによって、パターンマッチの結果を型検査に反映させることができる。典型的なのはリテラルパターンである。

match x:
    1 -> log "one"
    "a" -> log "a"
    _ -> log "other"

このコードは以下のように脱糖される。

match x:
    _: {1} -> log "one"
    _: {"a"} -> log "a"
    _ -> log "other"

Ergの型は基本的にextrinsic(外在的)であり、型を消去したコードも動的には実行できる(型なしで項が意味を持ちうる)。これは、ErgがPythonとの相互運用性を企図して設計されているためである。しかしパターンマッチにおいては、Ergの型はintrinsic(内在的)であるといえる。型指定自体がパターンの一つであり、型によって処理が変わるため、型消去をしたコードは最早実行できない。

タプルパターン

(True, 1) -> ...

↓

%1: ({True}, {1}) ->
    _ = %1[0]
    _ = %1[1]
    ...

配列パターン

配列は型情報が平坦化されてしまうので、一工夫が必要である。具体的には、篩型を使う。

[[True, False], [True, True]] -> ...

↓

%1: {I: ? | } ->
    ...

↓

%1: {I: [[_; ?]; ?] | } ->
    %2 = %1[0]
    ...

↓

%1: {I: [[_; 2]; ?] | I[0][0] == True and I[0][1] == False} ->
    %2 = %1[0]
    _ = %2[0]
    _ = %2[1]
    ...

↓

%1: {I: [[_; 2]; 2] | I[0][0] == True and I[0][1] == False and I[1][0] == True and I[1][1] == True} ->
    %2 = %1[0]
    _ = %2[0]
    _ = %2[1]
    %3 = %1[1]
    _ = %3[0]
    _ = %3[1]
    ...

4.1 KiB Raw Blame History