# 第22章: Hello, World! [English](README.md) | 日本語 この文書は [原文](README.md) の日本語訳です。 [前の章: 第21章](../chapter21/README.ja.md) | [次の章: 第23章](../chapter23/README.ja.md) そろそろ文字列と表示を扱う頃です。この章では基本的な文字列を作るために何が必要かを見ます。本格的な String クラスは、別の章まで待ちます。 ```java sys.io.p("Hello, World!"); ``` できました。1行の `Hello, World` です。この例は `examples/A_helloWorld.smp` にあります。 分解して見てみましょう。 - `sys`: 単なる変数名です。ほかの変数と同様、現在のスコープで検索します。そのスコープは完全に空に見えますが、今ではすべての Simple プログラムがスコープ内に `sys` 変数を持って始まります。`sys` 自体は普通の `struct` で、`src/main/smp/sys.smp` に定義されています。 - `sys.io.p`: `sys` 構造体で `io` フィールドを検索すると `sys.io` 構造体が得られ、そこで `p`（print の略）を検索します。これによって関数を返します。 - `p("Hello, World!")`: `p` フィールドからロードしたばかりの関数を、文字列引数 `"Hello, World!"` で呼び出します。 - `"Hello, World!"`: `u8`（文字）の定数配列を生成する新しい構文です。それ以外は通常の範囲検査付き配列で、先頭に長さフィールド `#` があります。配列の実体データは、最終的に *定数プール*、そして ELF ファイルの RODATA セクションに入ります。 第11章の遅延メモリ分割はここでも続きます。パーサーは1つの `$mem` を保持し、BulkMemPhi/MemPhi が最適化中にフィールドのエイリアスを発見します。割り当ては部分的な MemMerge を消費し、`{ptr, $mem}` を生成します。Call はメモリ全体を運びます。ループ内の Load 検索はメモリマージのすべての枝をたどるので、BrainFuck の不変のプログラム長は主ループの外へ畳み込まれます。 [linear](https://github.com/SeaOfNodes/Simple/tree/linear) ブランチ上の直線的な Git リビジョン履歴で [この章](https://github.com/SeaOfNodes/Simple/tree/linear-chapter22) を読み、前の章と [比較](https://github.com/SeaOfNodes/Simple/compare/linear-chapter21...linear-chapter22) することもできます。 この章の[完全な言語文法](22-grammar.ja.md)はこちらです。 ## 入れ子の型と静的フィールド Simple は入れ子の型をサポートします。これは名前空間だけの変更で、新しい意味規則はなく、型定義を入れ子にできるだけです。 ```java struct Outer { struct Inner { int in; flt pi = 3.14; }; int out; }; ``` コンストラクタではなく宣言内で設定した final フィールドは、自動的に「静的」フィールドになります。すべてのインスタンスで final なので、各インスタンスに保存する必要がありません。代わりに大域領域に1つだけ保持し、そこからロードします。まだ本当の *クラス* オブジェクトではありません。 この例では: - `Outer` 構造体のインスタンスは、単一の `int` フィールド `out` を持ちます。 - `Inner` 構造体のインスタンスは、単一の `int` フィールド `in` を持ちます。 - 大域領域には、値 `3.14` の `Outer.Inner.pi` フィールドが存在します。 `sys` 構造体も、少なくとも入れ子の `libc` と `io` 構造体を持つ例です。これらの構造体のフィールドはすべて final なので静的です。 ## FFI と I/O 呼び出し 外部／FFI 関数を呼び出せるようになりました。ほかの変数と同様に宣言しますが、`"C"` を代入します。libc の `write` 呼び出しの束縛は次のとおりです。 `{ i32 fd, i64 buf, u32 len -> u32 } write = "C";` `"C"` を代入された final 変数は、外部で定義されたとみなします。同じ `"C"` 文字列の代入との曖昧さを避けるため、構文は少し変わるかもしれません。 正しいシグネチャや名前空間を取得するリンカのサポートはありません。リンク時に名前 `write` が一意である必要があります。 ## 自動インポートと「sys.」名前空間 `sys` 構造体には `libc` 束縛と、表示やコレクションなどの既定ライブラリコードを含みます。この章の時点では、最小限の libc 束縛と簡単な表示があります。以下の抜粋は、上で使った部分を示します。 ```java // top-level default import struct sys { // libc bindings /** https://www.man7.org/linux/man-pages/man2/.2.html */ struct libc { // fd buf len -> len { i32 i64 u32 -> u32 } write = "C"; // addr len prot flags fd off -> void* { i64 i64 i32 i32 i32 i32 -> i64 } mmap = "C"; // mmap flags i32 PROT_EXEC = 4; i32 PROT_READ = 1; i32 PROT_WRITE= 2; i32 PROT_NONE = 0; i32 MAP_PRIVATE = 2; i32 MAP_ANON = 32; }; struct io { val p = { u8[~] str -> i64 ptr = str; // cast array base to i64 return sys.libc.write(1,ptr,str#); }; }; }; ``` `sys` インポート自体は、ほかと同じ単なる `struct` です。内部にフィールド、代入、型を宣言します。これらの代入はすべて final で構造体宣言内にあるため、すべて *静的* フィールドであることに注意してください。 ## ポインタから `i64` へのキャスト ポインタを i64 にキャストできるようになりました。ただし逆方向はできません。 `i64 ptr = str; // cast array base to i64` 配列の場合、長さフィールド `#` を飛ばした配列の *先頭* へのキャストであり、外部の「C」呼び出しへ渡すのに適しています。構造体の場合は単に構造体の先頭です。上の `sys.io.p` 関数では、長さ検査付き Simple 配列を libc の `write` 呼び出しへ渡すために使います。 ## 定数の配列と定数配列 Simple の型システムは「定数配列」、すなわち固定された定数の配列をサポートします。ELF ファイルの RODATA セクションに保存します。現在、パーサーのレベルでは文字列だけをサポートします。`"Hello, World!"` は13個の ASCII バイトを含む `u8[13]` 配列を作ります。すべての配列と同様に長さがあり、どこかで範囲検査を受けます。 非定数配列の定数版は `u8[~]` 構文で代入できます。 ```java // Make a mutable array of ints int N=4; i32[] is = new i32[N]; // Mutate the array for( int i=0; i // Notice the [~] signature marking nums as immutable int sum = 0; for( int i=0; i