【UEFN】パラメトリック型とは？型引数や共変反性・制約【Verse備忘録】

パラメトリック型は、パラメータを取り込むことができる型です。

たとえば、List型は、Tというパラメータを取り込みます。

※Tには、任意の型を指定することができます。

そのため、List型は、Listof int, Listof string, Listof objectなど、さまざまな型のリストを表すことができるわけです。

一方、普通の型は、パラメータを受け取ることができません。

たとえば、int型は、int型の値しか格納できません。string型は、string型の値しか格納できません。

パラメトリック型は、普通の型よりも汎用的です。パラメトリック型は、さまざまな型の値を格納することができます。

box(first_item:type, second_item:type) := class:
    ItemOne:first_item
    ItemTwo:second_item

上記のコードは、明示的な型引数を使用してクラスと関数を定義する例です。以下に解説します。

1. クラス "box" の定義:
   

• "box" クラスは2つの引数を取りますが、それぞれの引数の型は「type」となっています。
• "box" クラスのインスタンスを作成する際には、具体的なデータ型を指定する必要があります。
• "FirstItem" と "SecondItem" はクラス内の変数で、それぞれ "first_item" と "second_item" のインスタンスへの参照です。

1. 関数 "MakeOption()" の定義:

• "MakeOption()" 関数は引数として任意の型 "t" を取ります。
• 関数内部では "t" のオプション（"?"）を作成し、初期値は "false" です。
• この関数の型引数を指定することで、異なるデータ型に対してオプションを作成することができます。

1. 
   
   クラス "IntOption"、"FloatOption"、"StringOption" の定義:

• "IntOption" は "MakeOption(int)" を呼び出して int 型のオプションを作成します。
• 同様に、"FloatOption" は float 型のオプション、"StringOption" は string 型のオプションを作成します。

これらのコードは、汎用的なクラスや関数を特定のデータ型に対して再利用するための手段として使用されます。例えば、"box" クラスを使って、異なるデータ型の値を格納する箱を作成したり、"MakeOption()" 関数を使って任意のデータ型のオプションを作成できます。

これにより、プログラミングにおいて柔軟性と再利用性が向上し、効率的なコードを書くことができます。初心者の方には、型引数を使うことでクラスや関数が特定のデータ型に応じてどのように動作するのかを指定できると理解すると良いでしょう。

「type」という表記は、プログラミングにおいて一般的な用語ですが、言語や文脈によって意味が異なることがあります。以下では一般的な解釈を説明します。

「type」は、プログラミング言語における「型（type）」という概念を指します。型は、データの種類や性質を表現し、データの保存方法や操作方法を制約するために使用されます。例えば、整数型（int）、文字列型（string）、浮動小数点数型（float）など、データの種類に応じて異なる型を使用します。

「box」クラスの定義では、引数の型を「type」として指定しています。これは、具体的な型が指定されていないことを示しており、任意のデータ型を受け入れることができることを意味します。つまり、実際に「box」クラスのインスタンスを作成する際には、その場で具体的な型を指定する必要があるということです。

例えば、以下のように「box」クラスのインスタンスを作成する際に、具体的な型を指定します:

my_box = box(int, float)

この場合、最初の引数は整数型（int）であり、2番目の引数は浮動小数点数型（float）です。ただし、具体的なデータ型を指定する際には、使用しているプログラミング言語の構文や制約に従う必要があります。

「type」は、型引数や汎用プログラミングにおいて一般的な用語ですが、具体的な使用方法や振る舞いはプログラミング言語や文脈によって異なる場合があります。したがって、詳細な説明や具体的な使い方は使用しているプログラミング言語のドキュメントやリファレンスを参照することをおすすめします。

＃2つの明示的な型パラメータを取るboxクラスを定義します。クラスにはItemOneとItemTwoという2つのプロパティがあります。
box(first_item: 型, second_item: 型) := class:
    ItemOne: first_item
    ItemTwo: second_item

＃MakeBox()関数を定義します。この関数はValOneとValTwoという2つの明示的な引数を取ります。
＃ただし、ValOneとValTwoは任意の型であることを示すために、型の指定が付いています ('where ValOne: 型, ValTwo: 型')。
＃関数は指定された値を持つboxを返します。
MakeBox(ItemOneVal: ValOne, SecondItemVal: ValTwo where ValOne: 型, ValTwo: 型): box(ValOne, ValTwo) =
    box(ValOne, ValTwo) {ItemOne := ItemOneVal, ItemTwo := SecondItemVal}

＃Main()関数を定義します。
Main(): void =
    ＃MakeBox()を呼び出し、引数として文字列"A"と文字列"B"を渡します。
    MakeBox("A", "B")
    
    ＃MakeBox()を呼び出し、引数として整数1と文字列"B"を渡します。
    MakeBox(1, "B")
    
    ＃MakeBox()を呼び出し、引数として文字列"A"と整数2を渡します。
    MakeBox("A", 2)
    
    ＃MakeBox()を呼び出し、引数として整数1と整数2を渡します。
    MakeBox(1, 2)

提供されたコードは、パラメータ化された型と関数を使用して、ボックス（箱）を作成する例です。

以下に、各部分の解説を行います。

1. box クラスの定義:

   box(first_item:type, second_item:type) := class:
       ItemOne: first_item
       ItemTwo: second_item

これは、box クラスの定義。

box は2つの型引数 first_item と second_item を受け取ります。

ItemOne と ItemTwo インスタンス変数は、それぞれ first_item と second_item の型を持ちます。

これにより、box クラスは任意の2つの異なる型のオブジェクトのボックスを表現します。

あすか

2. MakeBox 関数の定義:

   MakeBox(ItemOneVal: ValOne, SecondItemVal: ValTwo where ValOne:type, ValTwo:type): box(ValOne, ValTwo) =
       box(ValOne, ValTwo) {ItemOne := ItemOneVal, ItemTwo := SecondItemVal}

MakeBox 関数は2つの引数 ItemOneVal と SecondItemVal を受け取ります。

ValOne と ValTwo はそれぞれ型引数として宣言され、ValOne が type であり、ValTwo も type であることが制約されています（where ValOne:type, ValTwo:type）。

関数の戻り値は box(ValOne, ValTwo) 型のボックスです。

これにより、返されるボックスは ValOne 型と ValTwo 型のオブジェクトの組み合わせです。

MakeBox 関数の本体では、ボックスを作成しています。

box(ValOne, ValTwo) のコンストラクタを呼び出し、ItemOne に ItemOneVal、ItemTwo に SecondItemVal の値を設定しています。

つまり、MakeBox 関数は引数の値を使用して新しいボックスを作成し、それを返すわけですね。

あすか

3. Main 関数の定義:

   Main(): void =
       MakeBox("A", "B")
       MakeBox(1, "B")
       MakeBox("A", 2)
       MakeBox(1, 2)

Main 関数では、MakeBox 関数を4回呼び出します。

それぞれの呼び出しでは、異なる値を引数として渡しており、異なる型の値を持つさまざまなボックスが作成されます。

最初の呼び出し MakeBox("A", "B") では、ValOne と ValTwo の型が両方とも string になります。

したがって、box(string, string) の型のボックスが作成されるわけです。

同様に、MakeBox(1, "B") では ValOne の型が int、ValTwo の型が string となりますので、box(int, string) の型のボックスが作成されます。また、残りの2つの呼び出しについても同様にボックスが作成されます。

この例は、異なる型のオブジェクトの組み合わせを持つ汎用的なボックスを作成するために、パラメータ化された型と関数を使用しています。

暗黙的な型引数を使用することで、MakeBox 関数はどのような型のオブジェクトでも受け取ることができ、それを組み合わせてボックスを作成できる。と覚えておきましょう。

あすか

# int_boxというクラスを定義しています。これは整数型のItemプロパティを持ちます。
int_box := class:
    Item:int

# MakeSubclassOfIntBoxという関数を定義しています。この関数はsubtype_boxという型パラメータを持ちます。
# subtype_boxはint_boxのサブタイプである制約があります。
# 関数の戻り値の型は、subtype_boxとintのタプルです。
MakeSubclassOfIntBox(NewBox:subtype_box where subtype_box:(subtype(int_box))) : tuple(subtype_box, int) = (NewBox, NewBox.Item)

このコードは、型パラメータの制約を使用して、与えられたクラスが別のクラスのサブクラスである場合にのみ関数がコンパイルされるようにしています。

int_box := class:
Item:int

• この行では、int_boxという名前のクラスを定義しています。
• int_boxクラスには、Itemという整数型のプロパティがあります。
• Item:intという表記は、Itemが整数型であることを示しています。

MakeSubclassOfIntBox(NewBox:subtype_box where subtype_box:(subtype(int_box))) : tuple(subtype_box, int) = (NewBox, NewBox.Item)

• この行では、MakeSubclassOfIntBoxという関数を定義しています。
• NewBoxという引数を受け取ります。
  • この引数の型はsubtype_boxです。
• subtype_boxはint_boxクラスのサブタイプ（派生クラス）である制約があります。
• 関数の戻り値の型は、tuple(subtype_box, int)です。
  • つまり、subtype_boxと整数型の値のペアを返します。
• 関数の実装では、(NewBox, NewBox.Item)というタプルを返しています。
  • これは、NewBox（クラスのインスタンス）とNewBox.Item（NewBoxのItemプロパティの値）のペアを含んでいます。

このコードは、以下のように使われることが想定されています。

1. int_boxクラスは、整数型のプロパティItemを持つ新しいクラスです。
   • このクラスのインスタンスを作成することができます。
2. MakeSubclassOfIntBox関数は、int_boxクラス（またはそのサブタイプ）のインスタンスであるNewBoxを引数として受け取ります。
   • NewBoxを返すと同時に、NewBoxのItemプロパティの値も返します。

タプルとは、複数の値を組み合わせて1つのデータ型として扱うことができるデータ構造です。タプルは、括弧で囲んで記述します。

たとえば、(1, 2, 3)は、3つの値を組み合わせたタプルですね。

タプルは、データの配列や関数の戻り値として使用することもできます。

タプルはデータの組み合わせを効率的に扱うことができるため、プログラミングでよく使用されているみたいです😌

あすか

タプルとマップは、どちらも複数の値を組み合わせて1つのデータ型として扱うことができるデータ構造です。しかし、タプルは順序付きのデータ構造であるのに対し、マップは順序付けされていないデータ構造です。

タプルは、値の順番が重要です。たとえば、(1, 2, 3)と(2, 1, 3)は、異なるタプルと見なされます。

一方、マップは、値の順番が重要ではありません。例えると、{1: "a", 2: "b", 3: "c"}と{2: "b", 1: "a", 3: "c"}は、同じマップと見なされます。

まとめると、タプルはデータの順序を保ちたい場合に、マップは、データのキーと値を効率的に検索したい場合に使用されるということです。

あすか

型マクロは、式の型を取得するための特殊な機能です。

通常、式の型を取得するためには、その式を評価（実行）する必要がありますが、型マクロを使用すると、コンパイル時に式の型情報を取得することができます。

型マクロを使うことにより、プログラムの任意の箇所で式の型情報を利用できるわけですね。

あすか

これは、コードの柔軟性を高め、静的な型チェックやコンパイル時の最適化に役立ちます。

型マクロを使うことで、より型安全なコードを書くことができます。

コンパイラが型情報を把握し、型に関するエラーや警告を提供することで、バグを事前に検出しやすくなります。

また、型マクロの利用により、コードの再利用性や保守性も向上する場合がありますね。