多相エフェクト

💡 お知らせ: このドキュメントはAIによって翻訳されています。表現に違和感がある場合は、原文（英語）を参照するか、翻訳にご協力ください。

注意: 多相エフェクトは実験的な機能です。

多相エフェクト（polymorphic effect） とは、1つ以上の型によってパラメータ化されるエフェクトのことです。

例えば、型 t の値を emit するエフェクトを次のように宣言できます。

eff Emit[t] {
    def emit(x: t): Unit
}

ここで Emit エフェクトは型パラメータ t を持ち、これは emit 操作の引数の型です。Emit を使って、整数や文字列、あるいは他の任意の型の値を emit できます。

例えば、整数の範囲を emit する関数を次のように書けます。

def range(b: Int32, e: Int32): Unit \ Emit[Int32] =
    if (b >= e)
        ()
    else {
        Emit.emit(b);
        range(b + 1, e)
    }

そして、2つの文字列を emit する関数も書けます。

def greetings(): Unit \ Emit[String] =
    Emit.emit("Hello");
    Emit.emit("World")

range 関数はエフェクト Emit[Int32] を持つのに対し、greetings 関数はエフェクト Emit[String] を持ちます。この操作は、型引数なしで Emit.emit として呼び出します。Flix は、emit する値から型引数を推論します。

注意: 多相エフェクトは、エフェクト多相と混同しないようにしてください。多相エフェクトとは、型によってパラメータ化される エフェクト であるのに対し、エフェクト多相な関数とは、エフェクトによってパラメータ化される関数のことです。

多相エフェクトのハンドリング

多相エフェクトは、他のエフェクトと同じようにハンドルします。

def main(): Unit \ IO =
    run {
        range(1, 4)
    } with handler Emit {
        def emit(x, resume) = { println(x); resume() }
    }

これは次のように出力します。

1
2
3

with handler Emit は型引数なしで書きます。Flix は、ハンドルしているのが Emit[Int32] であり、したがって x の型が Int32 であることを推論します。

ハンドラは、任意の型引数に対して機能することができます。例えば、emit された値をリストに収集する関数を次のように書けます。

def collect(f: Unit -> Unit \ ef): List[t] \ ef - Emit[t] =
    run {
        f();
        Nil
    } with handler Emit {
        def emit(x, resume) = x :: resume()
    }

ここで collect は、任意の型 t に対してエフェクト Emit[t] をハンドルし、List[t] を返します。これは range と greetings のどちらにも使えます。

def numbers(): List[Int32] = collect(() -> range(1, 4))

def words(): List[String] = collect(() -> greetings())

def main(): Unit \ IO =
    println(numbers());
    println(words())

これは次のように出力します。

1 :: 2 :: 3 :: Nil
Hello :: World :: Nil

多相関数

関数は、エフェクトの型引数について多相にすることができます。

def emitAll(l: List[t]): Unit \ Emit[t] =
    foreach (x <- l)
        Emit.emit(x)

ここで emitAll は、リストのすべての要素を emit します。emitAll を List[Int32] で呼び出すと、その呼び出しはエフェクト Emit[Int32] を持ち、List[String] で呼び出すと、その呼び出しはエフェクト Emit[String] を持ちます。

複数の型パラメータ

エフェクトは複数の型パラメータを持つことができます。

eff Ask[q, a] {
    def ask(question: q): a
}

def age(): Int32 \ Ask[String, Int32] =
    Ask.ask("How old are you?")

ここで Ask エフェクトは、質問の型 q と回答の型 a によってパラメータ化されています。

型パラメータはエフェクトに属するものであり、操作が独自の型パラメータを宣言することはできません。さらに、エフェクトの各型パラメータは、そのエフェクトの少なくとも1つの操作で使われていなければなりません。

関数ごとに1つのインスタンス化

range と greetings がそうであるように、異なる関数は、多相エフェクトを異なる型引数で使うことができます。しかし、1つの関数の内部では、多相エフェクトはどこでも同じ型引数で使われなければなりません。

例えば、次のように書いた場合を考えます。

def f(): Unit \ { Emit[Int32], Emit[String] } =
    Emit.emit(42);
    Emit.emit("Hello")

Flix コンパイラは次のエラーメッセージを出力します。

-- Type Error [E6795] -------------------------------------------- src/Main.flix

>> Mismatched type arguments for effect 'Emit': 'Int32' and 'String'.

5 | def f(): Unit \ { Emit[Int32], Emit[String] } =
                                  ^^^^^^^^^^^^
                                  mismatched effect type argument.

The effect 'Emit' is used with different types for its 1st type parameter 't'.

Effect One: Emit[Int32]
Effect Two: Emit[String]

この制限は、関数全体に適用されます。つまり、そのシグネチャ、その本体（ラムダ式やローカル定義を含む）、そしてその関数の内部で ハンドルされる エフェクトにも適用されます。

例えば、次の main 関数は、両方のエフェクトをハンドルしているにもかかわらず、拒否されます。

def main(): Unit \ IO =
    println(collect(() -> range(1, 4)));
    println(collect(() -> greetings()))

問題は、main が Emit[Int32] と Emit[String] の両方を使っていることです。解決策は、上記の numbers と words で行ったように、それぞれのエフェクトを個別の関数でハンドルすることです。

この制限はまた、あるエフェクトを異なる型引数の同じエフェクトを使ってハンドルする関数を書けないことも意味します。

def render(f: Unit -> Unit \ Emit[Int32]): Unit \ Emit[String] = ...

ここで render は、そのシグネチャが Emit[Int32] と Emit[String] の両方を使っているため、拒否されます。

この制限は、同じエフェクトを複数回使う場合にのみ関係します。関数は、Emit[Int32] と Ask[String, Int32] のように、異なる多相エフェクトを自由に使うことができます。

デフォルトハンドラ

多相エフェクトは、デフォルトハンドラを持つことができます。詳細は、デフォルトハンドラの節で説明します。