データフロー型のプログラミング言語を作ってみる

公開	2011-09-07
更新	2011-09-21

はじめに

　最近はプログラミング言語、それ自体への興味も強くなっています。

　自分で一からプログラミング言語・ツールを作ってみる、考えてみる、というのも興味深い研究対象ではあります。実際に手を出すかどうか、あるいは実用になるものができるかどうかは、さておいて。

　以前から「作ってみたい」があったので、試作を始めてみました。どこまで実現できるかは分かりませんが、制作過程の記録、理解できたこと、気付いたことなどを、学習ノートとしてまとめてみます。

どんな言語？

　データフロー型（および、それに関連する関数型やリアクティブ）に興味があります。一般的な手続き型と比べて、より「宣言的な記述」であること、ビジュアル化やマルチスレッドとの相性が良さそうなところにも惹かれます。

目標と実装言語

　スタンドアローンの実行環境、もしくは C/C++ からライブラリーとして利用できる、GUI とマルチスレッドも扱える、静的型付けの言語・プログラミングツールを目指します。（目標は高いですね！）

　当面の実行環境は、Windows XP 以降で動作するインタープリターになります。実装言語は C99 です。

　筆者は .NET Framework と C# に慣れていますが、折角なので、ここは「ランタイム不要で動く」（本体は OS 非依存）をやりたいですよね。C でごりごりと書くのが、意外と楽しいようです。

C99

　C++ ではなくて C99 で書いています。

　プログラミング言語の仮想機械の実装は、割と C で書かれることが多い印象があります。できるだけポータブルにしたいから、というのが、そのもっともらしい理由でしょうか？

　また、言語の仕様がコンパクトであるところを好む（複雑な C++ は嫌う）向きもあるようです。（あるようです、というか、私もそうです。）流石に「アプリケーション」を C だけで書くのは大変ですが、「言語の仮想機械」であれば、なんとかなりそうな気配がするのです。

　もう一つ、Tiny C Compiler という C 言語コンパイラーの、コンパイル速度が“超絶に”速くて気に入りました。-run オプションを付けると、.exe を出力することなく、まるでスクリプティング言語であるかのように実行できます。

Tiny C Compiler - http://www.tinycc.org/
MinGW GCC - http://www.mingw.org/

　MinGW の GCC 4.5.2 でもビルドを確認するようにしています。TCC は速いのだけど、エラーを素通りするところがあるので、区切りが付いたら GCC で警告の有無を確認しましょう。

　Visual C++ は……まだ試していません。

どこまでできたの？

2011-09-21 … インタープリターの実装中です。実用的なツールには至っていません。

　ウィンドウを出して絵を描ける程度まで実装を進められたら、α版として公開する予定です。

できたこと

文字列の内部表現は UTF-8。（もう UTF-32 でいいのかも？）
データフローの仕組みの基礎。Push + Pull になります。
マルチスレッドの初歩。ノードにスレッドの名前を付けてサブスレッドで実行させる。

GC の実装方法を学んだ。インクリメンタルな Mark and Sweep になります。
クラスとオブジェクト生成の仕組みの基礎。
S 式のパーサー。

2011-09-07

　現在はマルチスレッド化に取り組んでいます。GUI を扱えるようになりたいので、実行環境のメインループとウィンドウのメッセージループを同時に動かせることが、最低限の要求になります。それでなくとも、マルチスレッド対応は後付けではなくて、最初から実装しているべきもののように思われます。

2011-09-14

「ノードの非同期的な実行」ができるようになりました。ノード単位でスレッドの名前を付けることができます。（タスクとしてサブスレッドに投げられ、非同期に処理される。）メインスレッドとの同期がややこしいです。

「クラス・オブジェクトの生成」と「GC」と「S 式で書かれたソースコードを読み取ってコンパイル、実行する」は、過去に一度、実装してあるのですが、現在の版に統合できていません。これらを統合する作業が残っています。