言語をホモイコニックにする方法

この記事によると、次のLispコード行は「Hello world」を標準出力に出力します。

(format t "hello, world")

ホモイコニック言語であるLispは、次の方法でコードをデータとして扱うことができます。

ここで、次のマクロを作成したと想像してください。

(defmacro backwards (expr) (reverse expr))

backwardsはマクロの名前で、式（リストとして表される）を取り、それを逆にします。もう一度、「Hello、world」で、今回はマクロを使用しています。

(backwards ("hello, world" t format))

Lispコンパイラはそのコード行を見ると、リストの最初のアトム（backwards）を見て、マクロに名前を付けていることに気付きます。未評価のリスト("hello, world" t format)をマクロに渡し、マクロはリストをに再配置します(format t "hello, world")。結果のリストはマクロ式を置き換え、実行時に評価されるものです。Lisp環境は、最初のアトム（format）が関数であることを確認し、評価して残りの引数を渡します。

Lispでは、コードがリスト（s-expressions？）として実装されているため、このタスクを達成するのは簡単です（間違っている場合は修正してください）。

次に、このOCaml（ホモイコニック言語ではない）スニペットを見てください。

let print () =
    let message = "Hello world" in
    print_endline message
;;

OCamlにホモイコニシティを追加するとします。OCamlはLispと比べてはるかに複雑な構文を使用します。どうしますか？同種性を実現するために、言語は特に簡単な構文を持っている必要がありますか？

編集：このトピックから、Lispのものとは異なるホモイコニック性を達成する別の方法を見つけました：io言語で実装されたもの。この質問に部分的に答えるかもしれません。

ここでは、簡単なブロックから始めましょう。

Io> plus := block(a, b, a + b)
==> method(a, b, 
        a + b
    )
Io> plus call(2, 3)
==> 5

さて、ブロックは機能します。プラスブロックは2つの数字を追加しました。

では、この小さな仲間について内省してみましょう。

Io> plus argumentNames
==> list("a", "b")
Io> plus code
==> block(a, b, a +(b))
Io> plus message name
==> a
Io> plus message next
==> +(b)
Io> plus message next name
==> +

熱い聖なる冷たい金型。ブロックパラメーターの名前を取得できるだけではありません。また、ブロックの完全なソースコードの文字列を取得できるだけではありません。コードに忍び込み、内部のメッセージをたどることができます。そして何よりも驚くべきことです。それは非常に簡単で自然なことです。イオの探求に忠実。Rubyのミラーはそれを見ることはできません。

しかし、おっ、今、そのダイヤルに触れないでください。

Io> plus message next setName("-")
==> -(b)
Io> plus
==> method(a, b, 
        a - b
    )
Io> plus call(2, 3)
==> -1

任意の言語をホモイコニックにすることができます。基本的には、言語を「ミラーリング」することでこれを行います（言語コンストラクターの場合、そのコンストラクターの対応する表現をデータとして追加します。ASTと考えてください）。また、引用や引用解除などの追加の操作をいくつか追加する必要があります。それは多かれ少なかれそれです。

Lispは構文が簡単であるため、早い段階でそれを実現していましたが、W。TahaのMetaMLファミリーの言語は、どの言語でも実行できることを示しました。

プロセス全体は、均質な生成メタプログラミングのモデリングで概説されています。同じ素材のより軽量な紹介はこちらです。

OcamlコンパイラはOcaml自体で記述されているため、OcamlでOcaml ASTを操作する方法は確かにあります。

組み込み型ocaml_syntaxを言語に追加し、型defmacroの入力を受け取る組み込み関数を持つと想像するかもしれません

f : ocaml_syntax -> ocaml_syntax

今のタイプはdefmacro何ですか？fアイデンティティ関数であっても、結果のコードの型は渡される構文に依存するため、それは入力に本当に依存します。

言語は動的に型付けされるため、この問題はlispでは発生せず、コンパイル時にマクロ自体に型を割り当てる必要はありません。1つの解決策は

defmacro : (ocaml_syntax -> ocaml_syntax) -> 'a

これにより、任意のコンテキストでマクロを使用できます。ただし、これは安全ではありません。もちろん、のbool代わりにを使用するとstring、実行時にプログラムがクラッシュします。

静的型付け言語の唯一の原則に基づいた解決策を持っているだろうに依存するタイプの結果の型は、ここでdefmacro入力に依存するだろうし。ただし、この時点では事態は非常に複雑になります。デビッド・レイモンド・クリスチャンセンによる素晴らしい論文を指摘することから始めます。

結論として、複雑な構文を持つことは問題ではありません。言語内で構文を表現する多くの方法があり、おそらくquote「単純な」構文をinternalに埋め込む操作のようなメタプログラミングを使用するからocaml_syntaxです。

問題は、特に型エラーを許可しないランタイムマクロメカニズムを使用して、この型を適切に作成することです。

持つコンパイル時の OCamlのような言語でマクロのためのメカニズムはもちろん可能であり、例えば参照MetaOcaml。

またおそらく有用：Ocamlのメタプログラミングのジェーンストリート

例として、F＃（OCamlに基づく）を検討します。F＃は完全にホモイコニックではありませんが、特定の状況下で関数のコードをASTとして取得することをサポートしています。

F＃では、次のprintように出力されるとして表されますExpr。

Let (message, Value ("Hello world"), Call (None, print_endline, [message]))

構造をより強調するために、同じものを作成する別の方法を次に示しますExpr。

let messageVar = Var("message", typeof<string>)
let expr = Expr.Let(messageVar,
                    Expr.Value("Hello world"),
                    Expr.Call(print_endline_method, [Expr.Var(messageVar)]))