NEPLg2.1 zero-argument function marker void

位置づけ

この文書は、NEPLg2.1 の関数型・関数定義・関数リテラルにおける 0 引数 marker を unit から void へ移す仕様と実装計画を定義する。

この変更は表層構文の整理であり、HIR、Resource IR、ownership、borrow、drop、monomorphize、codegen の意味論を変更しない。frontend は void marker を既存の空 parameter list へ正規化し、後続 phase へ void 専用 node を渡してはならない。

NEPLg2.1 の以前の checkpoint では、unit が次の 3 つを兼ねていた。

1. unit 型
2. unit 値
3. 0 引数関数 marker

このうち 3 番目だけを void へ移す。変更後の役割は次の通りである。

unit:
    unit 型
    unit 値

void:
    0 引数関数 marker

void は型ではなく値でもない。したがって TypeExpr::Void、HIR の void literal、Resource IR の void value、runtime void value は追加しない。

基本仕様

void は次の場所だけで使える。

1. pure 関数型の第 1 引数位置
2. impure 関数型の第 1 引数位置
3. 関数定義・関数リテラルの lambda header

次の関数型は 0 引数で unit を返す pure 関数を表す。

%fn void unit

frontend 正規化後の意味は次である。

Function {
    params = [],
    result = unit,
    effect = Pure,
}

次の関数型は unit 型の値を 1 個受け取り、unit を返す pure 関数を表す。

%fn unit unit

frontend 正規化後の意味は次である。

Function {
    params = [unit],
    result = unit,
    effect = Pure,
}

0 引数関数定義は、型側に fn void T、lambda header 側に \void を書く。

fn main %fn void unit \void:
    unit

\void は仮引数名ではない。このため関数本体では void という名前を参照できない。

fn bad %fn void unit \void:
    void

上のコードは不正である。

unit の扱い

unit は引き続き unit 型と unit 値を表す keyword である。

let marker %unit unit

unit 型の値を 1 個受け取る関数は、通常の仮引数名を使う。

fn id_unit %fn unit unit \a:
    a

0 引数関数から unit 引数関数を呼び出す場合は、実引数として unit 値を渡す。

fn main %fn void unit \void:
    id_unit unit

旧仕様の \unit は 0 引数 marker として受理しない。unit は予約語なので通常の仮引数名にも使えない。

関数型の区切り規則

NEPLg2.1 の関数型は前置形で書く。複数引数関数は、同じ effect を持つ隣接した関数型を既存の複数引数関数型へ正規化してよい。

%fn i32 fn i32 i32

正規化後:

Function {
    params = [i32, i32],
    result = i32,
    effect = Pure,
}

ただし void は通常の引数型ではなく 0 引数 marker である。void を含む関数型では、void の位置で空引数関数として区切る。

%fn void fn unit unit

これは 0 引数で fn unit unit を返す関数である。

%fn unit fn void unit

これは unit 引数を 1 個取り、0 引数関数を返す関数である。

禁止事項

void は型ではないため、型注釈、返り値型、型引数として使えない。

let x %void unit
fn bad %fn void void \void:
    unit
let y %Option void none

void は値ではないため、式として使えない。

fn bad %fn void unit \void:
    void

void は通常の仮引数名ではないため、1 引数関数の parameter として使えない。

fn bad %fn unit unit \void:
    unit

旧構文からの移行

既存 NEPLg2.1 source に対して、0 引数 marker として使われていた unit は機械的に void へ移す。

fn unit
    -> fn void

\unit
    -> \void

この置換は unit 型、unit 値、返り値型 unit、型引数 unit には適用しない。

旧コード:

fn main %fn unit unit \unit:
    sub unit

新コード:

fn main %fn void unit \void:
    sub unit

sub unit の unit は値なので残す。

診断方針

旧 0 引数 marker が残っている場合は、可能なら次の意味を含む診断を出す。

`fn unit T` now denotes a function that takes one unit argument.
Use `fn void T` and `\void` for a zero-argument function.

void が型式や値式の位置に現れた場合は、次の意味を含む診断を出す。

`void` is not a type or a value.
It is only allowed as a zero-argument function marker after `fn`, `impure fn`, or `\`.

実装計画

  1. lexer に VoidMarker token と void keyword を追加する。
  2. NEPLg2.1 prefix type parser で fn void T / impure fn void T を空 parameter list へ正規化する。
  3. 通常 type expression parser では void を受理せず、TypeExpr::Void を追加しない。
  4. lambda parser で \void を空 parameter list へ正規化し、\unit の 0 引数 marker 扱いを削除する。
  5. void を予約語として expect_ident から拒否する。
  6. nodesrc/neplg21_syntax_migrate.js を更新し、旧 0 引数 marker を void へ変換する。
  7. 実行対象 corpus、stdlib doctest、tutorial、README、doc を新構文へ移行する。
  8. positive / negative frontend tests を追加し、fn void と fn unit の意味差を固定する。

完了条件

この変更は次の条件をすべて満たしたら完了とする。

1. `fn void T` が 0 引数関数型として parse される。
2. `\void` が 0 引数関数 marker として parse される。
3. `fn unit T` が `unit` 引数 1 個の関数型として parse される。
4. `\unit` が 0 引数 marker として受理されない。
5. `void` が型・値・返り値型・型引数として受理されない。
6. 既存 corpus の 0 引数関数が `fn void` / `\void` へ移行されている。
7. `unit` 値の実引数、`unit` 型注釈、返り値型 `unit` は保持されている。
8. `fn main %fn void unit \void:` が通る。
9. `fn sub %fn unit unit \a:` と `sub unit` が通る。
10. Resource IR 以降へ `void` 専用表現が追加されていない。
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