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型推論ハンズオン

@omochimetaru

swiftc合宿 2019/09/28

課題

  • 虫食い状態の型推論器を完成させましょう。

  • リポジトリ: https://github.com/omochi/SwiftTypeInferenceHandsOn

  • ブランチquiz。masterは見ないで！

虫食い箇所

  • コメントで<QXX hint="..." />となっているところにコードを書く。XXは番号。

  • <Qで検索してください。

  • 番号順に取り組むことを想定しています。

  • 追記だけで済むようになってます。既存部分の削除は不要です。

テストコード

  • 完成するとテストが全部通るようになります。

  • ただし、解いてもテスト通過が増えない問題もあります。

  • 必要に応じて自分でテストを追加しよう。

型推論器の完成度

  • 型は適当。
  • 暗黙変換の推論に対応。
  • 型強制(type coerce)を実装。
  • 解比較, 解選択を未実装。

設計

方針

  • コードのデザインをある程度本家swiftコンパイラに寄せてある。
  • 実装時も読解と抽出をしながら作った。
  • ファイル名、型名、関数名がある程度同じ。

パッケージ

- SwiftcBasic: ユーティリティ
- SwiftcType: 型
- SwiftcAST: パーサーとAST
- SwiftcSema: 型推論、虫食いはここだけ。
- SwiftcTest: テスト用のユーティリティ

Sema詳細

- Constraint: 制約
- Conversion: 変換
- ConstraintSystem: 制約を解くモジュール
- CSApply: 型推論結果によるASTの変換
- CSBinding: 型変数の割当仮説の生成
- CSGen: 制約の生成
- CSMatch: 型のマッチ
- CSSimplify: 制約の簡約
- CSSolve: 探索
- CSStep: 探索のステップ
- TypeChecker: ソース全体を型チェックする。

TypeCheckerとConstraintSystem

  • ConstraintSystem(CS)は1つの式を解くモジュール
  • TypeCheckerが構文に応じてCSを起動する

例: 代入文

  • 代入文の右辺は式なのでCSで解ける。
  • 代入の概念や左辺は文の領域なのでCSの対象外。
  • CSにデリゲートがあり、TypeCheckerが代入文の扱いを注入する。(typeCheckVariableDecl)

便利なメソッド

- ASTNode.dump()
- ConstraintSystem.dump()
- (いろいろな型).description

課題の取り組み方の例

  • 虫食い部分でどんな処理をしているのか解析する。
  • ブレークポイントを貼ってからテストを発火して、突入過程を調べる。
  • そこで何をすべきか考える。
  • 本家コンパイラの該当箇所を見て学ぶ。

本家コンパイラの解析

ビルド

$ utils/update-checkout --scheme master
$ utils/build-script --xcode --debug --skip-build-benchmarks

Xcode

  • build/Xcode-DebugAssert/swift-macosx-x86_64/Swift.xcodeproj

  • swift実行ファイルのschemeを作る

デバッガを使う

  • schemeの設定: Debug Process As: root, Launch: Wait for executable to be launched

  • ビルドしたswiftにパスを通す

  • XcodeをRunしてからターミナルで実行

swiftcの実行

  • $ swiftc -dump-ast -Xfrontend -debug-constraints 01.swift

応用課題

  • 対応するswiftcのコードを読んでみましょう。

  • 型推論器に機能を追加しよう。

  • 成果を発表しよう。