02 — 小さなプログラム

前: インストールと Hello, vibe

English version: 02_a_small_program.vibe.md

hello world で分かるのはツールチェインが動くことだけで、その言語を学ぶ 価値があるかどうかは分かりません。そこで構文ツアーに入る前に、何かをする プログラムを1本置きます。式の木を評価して、印字して、ゼロ除算にも対処する 電卓です。

40行ほどで、まだ何も教わっていない構文ばかりです。細部は後の章が埋めるので、 まずは全体として読んでください。

enum Expr {
  Num(Int);
  Add(Expr, Expr);
  Mul(Expr, Expr);
  Div(Expr, Expr)
}

fn eval(e: Expr) -> Int with Exception {
  match e {
    Num(n) => n,
    Add(a, b) => eval(a) + eval(b),
    Mul(a, b) => eval(a) * eval(b),
    Div(a, b) => {
      let d = eval(b)
      if d == 0 {
        throw("divide by zero")
      } else {
        eval(a) / d
      }
    }
  }
}

fn show(e: Expr) -> String {
  match e {
    Num(n) => Int::to_string(n),
    Add(a, b) => "(\{show(a)} + \{show(b)})",
    Mul(a, b) => "(\{show(a)} * \{show(b)})",
    Div(a, b) => "(\{show(a)} / \{show(b)})"
  }
}

fn report(e: Expr) -> String {
  handle {
    "\{show(e)} = \{eval(e)}"
  } with Exception {
    Throw(message) => "\{show(e)} failed: \{message}"
  }
}

fn main with Console {
  println(report(Add(Num(2), Mul(Num(4), Num(10)))))
  println(report(Div(Num(84), Num(2))))
  println(report(Div(Num(1), Add(Num(3), Num(-3)))))
}
(2 + (4 * 10)) = 42
(84 / 2) = 42
(1 / (3 + -3)) failed: divide by zero

いま使ったもの

木を一度だけ記述する。 enum Expr は式が取りうる4つの形を並べたもので、 Div(Expr, Expr) は定義の途中で Expr 自身を参照しています。match はその 木を分解します。5つ目の形を足して処理を忘れれば、実行時にどれかの枝が選ばれる のではなく、どの関数が不完全になったかをコンパイラが指摘します。 → 構造体・列挙・match

失敗しうることを明示する関数。 eval は -> Int with Exception と 書かれています。この with Exception は注釈ではありません。呼び出す側は その可能性を持ち回るか、その場で処理するかのどちらかで、どちらなのかは コンパイラが判定します。report は処理する側なので、戻り値はただの String です — 失敗はそこで止まります。 → エフェクト

`main` は自分に許されたことを宣言する。 fn main with Console は 端末への書き込み許可であり、このプログラムに許されているのはそれだけです。 ファイルを読むこともソケットを開くこともできません。要求していないからです。 → ケーパビリティ

立ち止まる価値があるのは最後の点です。多くの言語では「この関数は印字する」 「この関数は失敗しうる」は、本体を読んで気づくか、本番で驚かされて知る事実 です。vibe ではそれが署名にあり、コンパイラが検査し、そして合成されます — eval と println の両方を呼ぶ関数は、両方を必要とします。

自分のものにする

小さいまま最も学べる変更を2つ:

1. `Sub(Expr, Expr)` を足す。 variant を足して、他には何も触らずに コンパイルしてください。穴の空いた match すべてをエラーが指します。 2. 除算をゼロ方向への切り捨てとして明示する、あるいは負の除数でも 失敗させる。変更が eval だけで済み、report には及ばないことに注目 してください — 失敗の経路は既に宣言済みだからです。

次: 値と関数。

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