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# パターンマッチのコンパイル
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パターンマッチはPythonにも実装されている機能である。
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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。
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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。
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## 基本的なアルゴリズム
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基本的に、すべてのパターンは「平坦化」される。具体的には、
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```erg
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[i, [j, k]] -> ...
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```
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は、
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```erg
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%1 ->
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i = %1[0]
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%2 = %1[1]
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j = %2[0]
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k = %2[1]
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...
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```
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となる。
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## 変数パターン
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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。
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## 型宣言パターン
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`TypedPattern := Pattern: Type`
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まず`Type`が単純型である場合を見る。
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`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。
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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。
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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。
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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。
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最後に、Typeが多相型・依存型(e.g. `List(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。
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`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。
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```erg
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fits X, E =
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if Typeof(X) == Type:
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then := do subtypeof X, E
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else := do X == E
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```
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`List`の定義は
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```erg
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List T <-> Union Self.iter().map(Typeof), N <-> Self.__len__() = ...
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```
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である。なので、`List(Int, 3)`の検査としては`isinstance(i, List) and subtypeof(Int, Union(i.iter().map(Typeof))) and i.__len__() == 3`が行われる。
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## リテラルパターン
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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。
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典型的なのはリテラルパターンである。
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```erg
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match x:
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1 -> log "one"
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"a" -> log "a"
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_ -> log "other"
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```
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このコードは以下のように脱糖される。
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```erg
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match x:
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_: {1} -> log "one"
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_: {"a"} -> log "a"
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_ -> log "other"
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```
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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。
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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。
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## タプルパターン
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```erg
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(True, 1) -> ...
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```
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↓
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```erg
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%1: ({True}, {1}) ->
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_ = %1[0]
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_ = %1[1]
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...
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```
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## 配列パターン
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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。
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```erg
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[[True, False], [True, True]] -> ...
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```
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↓
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```erg
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%1: {I: ? | } ->
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...
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```
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↓
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```erg
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%1: {I: [[_; ?]; ?] | } ->
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%2 = %1[0]
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...
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```
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↓
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```erg
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%1: {I: [[_; 2]; ?] | I[0][0] == True and I[0][1] == False} ->
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%2 = %1[0]
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_ = %2[0]
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_ = %2[1]
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...
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```
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↓
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```erg
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%1: {I: [[_; 2]; 2] | I[0][0] == True and I[0][1] == False and I[1][0] == True and I[1][1] == True} ->
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%2 = %1[0]
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_ = %2[0]
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_ = %2[1]
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%3 = %1[1]
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_ = %3[0]
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_ = %3[1]
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...
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```
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