15 — ジェネリクス・trait・derive

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English version: 15_generics.vibe.md

同じ関数を型ごとに書き直す — それがジェネリクスの解く問題です。型引数は [T] に、その制約は [T: Eq] に書きます。

定義は一つ、型は多数

struct Box[T] {
  v: T
}

fn identity[T](x: T) -> T {
  x
}

fn main with Console {
  let b = Box::{
    v: 41
  }
  println("id = \{identity(b.v + 1)}")
}
id = 42

identity はどんな T でも動きます。Box[T] もどんな T でも持て、上の リテラルはどの型かを書いていません — v: 41 から推論されました。推論の 手がかりが無いときは Box[Int]::{ ... } と明示します。

トップレベルの fn は、ジェネリックかどうかに関わらず引数と戻り値を 完全に注釈します。推論が埋めるのは呼び出し側であって、宣言側ではありません。 唯一の例外が main で、これだけは戻り値を省けます — fn main with Console がパースされ、fn shout(msg: String) with Console がされない 理由です。

derive が定番の操作をくれる

たいていの型は等価性・順序・表示可能な形を欲しがります。それを要求します。

enum Color {
  Red; Green; Blue
} derive (Eq, Show)

fn main with Console {
  println("eq = \{Color::Red == Color::Red}")
  println("neq = \{Color::Red == Color::Blue}")
  println("show = \{Color::Green}")
}
eq = true
neq = false
show = Green

derive (Eq, Ord, Show, Hash, Default) の5つです。Eq はその型の == を 構造的にし、Ord は -1 / 0 / 1 を返す T::compare を与え、Show は T::to_string を与えます。文字列補間が呼ぶのもこれです。

自分で書く trait

メソッドを持つ trait は契約で、それを境界にするというのは「呼び出し側が 実装を渡す」という意味になります。

trait Measured {
  measure(Self) -> Int
}

impl [T] Measured for Array[T] {
  measure(self) -> Int {
    Array::length(self)
  }
}

fn size_of[T: Measured](x: T) -> Int {
  T::measure(x)
}

fn main with Console {
  let xs = [
    1,
    2,
    3
  ]
  println("size_of = \{size_of(xs)}")
}
size_of = 3

size_of は T が何かを知りません。T::measure は呼び出し側が供給する witness を通って実装に届きます。境界が実際に動く呼び出しになるのはこの 仕組みによります。

その witness が限界でもあります。[T: Eq] のような境界は witness を要求し、 要素型が消去されたコンテナはそれを持ちません。だから fn eq2[T: Eq](a: T, b: T) に Array[Int] を渡すと拒否されます。

no impl `Eq` for `Array[Int]`

コンパイル時に知らされます。続きは等価性にあります。

自分では実装しない2つ

Send はコンパイラが構造的に判定します — プリミティブ、タプル、Send な 部品の Option、不変な struct と enum。なので impl Send for X は約束の 手段ではなくエラーです。並行性 を参照。

Default は組み込みで、derive(Default) が実装を登録します。T::default() を呼ぶジェネリックなコードには import @vibe/core { trait Default } が 要ります。

次: 等価性。

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