皆さんはHaskellをご存知です_しかし皆さんはHaskellが読めません_.pdf

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1. 皆さんはHaskellをご存知です。 しかし皆さんは Haskellが読めません。 27退予定　harukun
2. 自己紹介 { name: 能島明希 handle: harukun origin: 広島->岡山->大阪->東京->会津 tech: { front-end: React+TS backend: Rust, Go, TS(勉強中) etc: Rust, Haskell Rust: Rust } favorites: Tobacco, BoyScout, Rust, Neovim, NixOS Twitter(x): https://twitter.com/pieceofharuki Blog: https://zenn.dev/haru_blog 　update: 最近先輩の家に居候している（１K３人暮らし） }
3. 皆さんはHaskellという言語をご存知です。
4. main = do [n, w] <- map readi . B.words <$> B.getLine :: IO [Int] xss <- map (map readi . B.words) <$> replicateM n B.getLine :: IO [[Int]] let f [x,y] = (fromIntegral x % fromIntegral y, y) :: (Rational, Int) yss = map f xss yss' = sortBy (comparing Down) yss ans = fromRational $ knapzak w 0 yss' :: Double printf "%.9f\n" $ ans knapzak :: Int -> Rational -> [(Rational, Int)] -> Rational knapzak w r [] = r knapzak w r (x:ps) | w == 0 = r | otherwise = knapzak w2 (r+r2) ps where (r2, w2) = g w x しかし皆さんは大学院の授業、 宣言的プログラミングを履修していないので Haskellで書かれたコードを読むことができません 🥺
5. しかし、皆さんは Rustという言語をご存知です。
6. しかも皆さんは Zliのメンバーなので、 Rustを手足の様に扱 うことができます
7. Haskell→Rustのトランスパイラを作って、 読めないHaskellのコードを読みやすい Rustのコードに変 換しましょう
8. 技術スタック
9. ライブラリ chumsky ←最近GitHubからCodebergに開発を移したらしい。 GitHubはク ソ...?みたいなことがDiscussionsで議論されてた
10. トランスパイラとは？ あるプログラミング言語で書かれたコードを、別のプログラミング言語に変換するソフトウェア qsort [] = [] qsort (x:xs) = qsort smaller ++ [x] ++ qsort larger where smaller = [a | a <- xs, a <= x] larger = [b | b <- xs, b > x] fn qsort<T: Ord>(mut v: Vec<T>) -> Vec<T> { if let Some(p) = v.pop() { let (l, r): (Vec<_>, Vec<_>) = v.into_iter().partition(|x| x < &p); let mut res = qsort(l); res.push(p); res.extend(qsort(r)); return res; } v } Haskell Rust
11. 処理の流れ 字句解析 ↓ 構文解析 ↓ 型推論 ↓ コード生成
12. 字句解析 文字列をトークンに変換 トークン: 意味のあるかたまり 入力: "qsort [] = []" ↓ 字句解析 出力: Ident("qsort") ← 名前（識別子） Punctuation('[') ← 記号 Punctuation(']') ← 記号 Operator("=") ← 演算子 Punctuation('[') ← 記号 Punctuation(']') ← 記号 pub enum Token<'a> { Ident(&'a str), // 変数名: qsort, xs Literal(Literal<'a>), // 値: 42, "hello" Keyword(&'a str), // 予約語: let, in, where Operator(&'a str), // 演算子: +, ++, == Punctuation(char), // 記号: (, ), [, ] OpenBrace, // { （自動挿入） CloseBrace, // } （自動挿入） Separator, // ; （自動挿入） }
13. インデント構文 インデント構文はくそ 字句解析の段階で自動的に{}, ;を挿入してブロック構造にしインデント構文を解決する qsort [] = [] qsort (x:xs) = qsort smaller ++ [x] ++ qsort larger where smaller = [a | a <- xs, a <= x] larger = [b | b <- xs, b > x] qsort [] = []; qsort (x:xs) = qsort smaller ++ [x] ++ qsort larger where { smaller = [a | a <- xs, a <= x]; larger = [b | b <- xs, b > x] } ↓内部的に”{ }”, “;”を挿入する このインデントでブロックを認識する →
14. 構文解析 トークンを受け取りASTに変換する AST: プログラムを木構造にしたもの
15. pub enum Expr<'a> { Ident(&'a str), // 変数参照: x Literal(Literal<'a>), // リテラル: 42 Nil, // 空リスト: [] Cons(Box<Expr>, Box<Expr>), // リスト構築: x:xs App(Box<Expr>, Box<Expr>), // 関数適用: f x Infix(&'a str, Box<Expr>, Box<Expr>), // 演算子: x + y If(Box<Expr>, Box<Expr>, Box<Expr>), // 条件分岐: if...then...else ListComprehension { .. }, // リスト内包表記 Let { .. }, // ローカル変数定義 }
16. 演算子 Haskellの演算子は正しくは２引数関数 それぞれに結合優先度と結合の向きがあり、 正しくそれを解釈する必要がある 優先度 高 ↑ Level 10: 関数適用 (f x) │ Level 9: 合成 (f . g) │ Level 7: 乗除 (*, /) │ Level 6: 加減 (+, -) │ Level 5: 連結 (++) │ Level 4: 比較 (==, <, >=) ↓ Level 0: $演算子 (f $ x) 優先度 低 左結合 1 + 2 + 3 - 4 - 5 => (((1 +2) + 3) - 4) - 5 右結合 1 : 2 : 3 : 4 : [] => 1 : (2 : (3 : (4 : [])))
17. 型推論 Haskellには強力な型推論があって、 プログラマが型を明示的に書かなくてもコンパイラがいい感じに型を推論して くれる length [] = 0 length (x:xs) = 1 + length xs -- コンパイラが型を推論する length :: [a] -> Int
18. Hindley-Milner type system • HindleyR.：The principle type-scheme of an object in combinatory logic, Transactions of the American Mathematical Society, 146, 29-60 (1969) • MilnerRobin：A theory of type polymorphism in programming, Journal of Computer and System Sciences, 17(3), 348-375 (1978)
19. しかし皆さんは学部 4年の授業、言語処理系論を履修して いないので Hindley-Milner型システムについて理解する ことができません 🥺
20. 型推論 型変数の割り当て ↓ 制約の収集 ↓ 単一化 length [] = 0 length (x:xs) = 1 + length xs
21. 型変数の割り当て ASTを走査して、型がわからないところに t0, t1, t2…と型変数を割り振っていく length :: t0 x :: t1 xs :: t2
22. 制約の収集 -- "length [] = 0" から: t0 = List(t1) -> Int -- lengthはリストを受け取りIntを返す -- "length (x:xs) = 1 + length xs" から: t2 = List(t1) -- xsはxと同じ型のリスト t0 = List(t1) -> Int -- 2つ目の節も同じ型でなければならない
23. 単一化 あつめた制約を順番に解いていくフェーズ 制約: t0 = List(t1) -> Int t2 = List(t1) 解: t0 = List(a) -> Int t1 = a t2 = List(a) 結果: length :: List(a) -> Int
24. pub fn unify(t1: &Type, t2: &Type) -> Result<Subst, String> { match (t1, t2) { (a, b) if a == b => Ok(Subst::new()), // 同じ型 → OK // 片方が型変数 → その変数に型を代入 (Type::Var(name), ty) | (ty, Type::Var(name)) => bind(name, ty), // 関数型同士 → 引数と戻り値をそれぞれ単一化 (Type::Func(l1, r1), Type::Func(l2, r2)) => { let s1 = unify(l1, l2)?; let s2 = unify(&r1.apply(s1), &r2.apply(s1))?; Ok(compose(s2, s1)) } (a, b) => Err(format!("型エラー: {:?} ≠ {:?}", a, b)), } } 引数を２つ受け取って、2つの型が同一であるこ とを確認する 両方同じ型なら解決 片方が型変数なら変数に型を代入 両方関数型であれば、引数と戻り値をそれぞれ 単一化（再帰で解決）
25. 多相と汎化 例えば恒等関数idはid :: a -> a この”a”はなんでもいい型を表す型変数 今回は、letで束縛された変数の型を汎化して使うたびに新しい型変数でインスタンス化している 推論結果: id :: t0 -> t0 汎化: id :: ∀a. a -> a （aは任意の型） 使用時: id True → Bool id 42 → Int
26. コード生成 そんなに話すことはない 型のマッピング（Int -> i32）とパターンマッチの変換とかをして、 あとはRust特有の所有権とかをむりくり cloneで解決した Haskell Rust ────────────── Int → i32 Bool → bool [a] → Vec<a> a -> b → Fn(a) -> b 型変数 a → ジェネリクス T
28. ...あれ？読みづ r...
29. 皆さんは生成された Rustのコードは、とても洗練されてい て読みやすいコードだと思いました
30. 実際に動かしてみる
31. 課題 できること • パターンマッチ • let, where • リスト内包表記 • 演算子 • if式 • 多相型→ジェネリクス変換 できないこと • 遅延評価 • 型クラス • ラムダ式 • 代数的データ型 • モジュールシステム
32. まとめ 型推論が特に難しくて、座学が足りないなと思った やる気があれば秋の大LTまでに完成度を高めておく 乞うご期待