OCaml

languageprogramming-paradigm

ML 系の実用関数型言語（1996〜, INRIA）。強力な型推論・代数的データ型・パターンマッチ・モジュールシステムが核。関数型＋命令型＋OOP のマルチパラダイムで、ネイティブコンパイルにより高速・予測可能。

型システム

バリアントとパターンマッチの最小例

型を「とりうる形の列挙」として定義し、match で分岐する。コンパイラが網羅性検査（漏れたケースを警告）する:

type shape =
  | Circle of float            (* 半径 *)
  | Rect   of float * float    (* 幅・高さ *)

let area s =
  match s with
  | Circle r      -> Float.pi *. r *. r
  | Rect (w, h)   -> w *. h

let () = Printf.printf "%f\n" (area (Rect (3., 4.)))  (* 12.0 *)

Circle のケースを消すと「Rect を扱っていない」と警告が出る。これが 不正な状態を表現不能にするの足場。

module / functor の最小例

OCaml 最大の特徴。module type（シグネチャ）でインタフェースを定義し、functor = モジュールを引数に取りモジュールを返す関数でパラメータ化する。Java のジェネリクスより強力で、型と実装の両方を抽象化できる:

(* 比較できる要素のインタフェース *)
module type ORDERED = sig
  type t
  val compare : t -> t -> int
end

(* ORDERED を渡すと、その型用の Set 実装を返す functor *)
module MakeSet (E : ORDERED) = struct
  type elt = E.t
  type t = elt list
  let empty = []
  let add x s = if List.exists (fun y -> E.compare x y = 0) s then s else x :: s
  let mem x s = List.exists (fun y -> E.compare x y = 0) s
end

(* int 用に具体化（apply）する *)
module IntSet = MakeSet (struct type t = int let compare = compare end)

let s = IntSet.add 1 (IntSet.add 2 IntSet.empty)
let () = assert (IntSet.mem 1 s)

標準ライブラリの Map.Make / Set.Make がまさにこの形。1つの functor で「int 用 / string 用 / 任意の比較可能型用」の実装を型安全に量産できる。

Multicore OCaml (5.0〜)

並列実行（domains）を入れると同時に、代数的エフェクト／エフェクトハンドラを言語機能として導入。協調的並行・独自の制御構造をライブラリで書ける。研究言語の機能を実用言語が取り込んだ象徴的な例。

性能と実行モデル

ネイティブコンパイラに加え、バイトコードは ZAM（Zinc Abstract Machine）で実行。GC は低レイテンシ寄り。

用途

コンパイラ・言語処理系（Rust の初代実装、Flow、Hack、Facebook Infer）、金融（Jane Street）、形式手法（Coq は OCaml 実装）。不正な状態を表現不能にするの標語は Jane Street（Yaron Minsky）由来。

押さえどころ（カード化候補）

関連

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