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代数的データ型¶

graphcal において、本体を持つすべての type 宣言は、1 つ以上のコンストラクターを持つ 1 つの名前的（nominal）な代数的データ型を定義します。コンストラクターの数によって別々の型カテゴリーが生まれることはありません。単一コンストラクターのレコード状のデータも、複数コンストラクターによる選択肢も、同じ宣言と型の意味論を用います。

コンストラクター¶

型は、波括弧で囲まれた本体の中にコンストラクターを列挙します。各コンストラクターは、括弧で囲まれた省略可能なペイロードを持つか、ペイロードを持たないユニットコンストラクターです。波括弧は型本体を区切るものであり、ペイロードの別形式ではありません。

type ManeuverKind {
    Impulsive(delta_v: Velocity),
    LowThrust(thrust: Force, duration: Time),
    Coast,
}

外側の波括弧は宣言のメンバー本体であるため、type T { ... } は = も末尾のセミコロンも使いません。これは index I = { ... }; のような名前付きの右辺定義とは意図的に異なります。そちらは右辺が波括弧で囲まれていても = rhs; を使います。

コンストラクターは Term 名前空間に属し、これは型の名前空間とは別のものです。1 つの字句が型とコンストラクターの両方の名前になっても曖昧さは生じません。コンストラクターは、定数 PI、E、TAU、sum のような組み込み関数、scan のような文脈依存の呼び出し可能要素といった組み込み Term と同じ綴りを再利用することはできません。コンストラクターがペイロードフィールドを持つかどうかにかかわらず、その綴りは組み込みが所有します。UTC のようなタイムスケールは Term ではなく Static なアトムであるため、コンストラクターの綴りとして再利用できます。

ペイロードのフィールド名は 1 つのコンストラクター内で一意でなければなりません。各ペイロードスキーマは独立に検査されるため、同じフィールド名を異なるコンストラクターで使うことはできます。

値は、その正準的な名前的型とコンストラクターメンバーの両方を保持します。等値比較と match は表示名ではなくこれらの同一性を用います。インポートエイリアスを変更しても同一性は変わらず、異なる名前的型に属する同じ綴りのコンストラクターは区別されたままです。

レコード状の単一コンストラクター型¶

型がちょうど 1 つのコンストラクターを持ち、そのコンストラクターが型と同じ名前を持つとき、その型はレコード状（record-shaped）です。

type TransferResult {
    TransferResult(dv1: Velocity, dv2: Velocity, total_dv: Velocity, tof: Time),
}

構築¶

構築は常にコンストラクター呼び出し、すなわち名前付き引数を伴う括弧で行います。

node result: TransferResult = TransferResult(
    dv1: 100.0 m/s,
    dv2: 200.0 m/s,
    total_dv: 300.0 m/s,
    tof: 3600.0 s,
);

コンストラクターのフィールドは常にフィールド名と値を指定しなければなりません。グラフのノードは @ で明示的に参照します。

node dv1: Velocity = 100.0 m/s;
node result: TransferResult =
    TransferResult(dv1: @dv1, dv2: 200.0 m/s, total_dv: 300.0 m/s, tof: 3600.0 s);

フィールドアクセス¶

レコード状の値ではフィールドアクセスが機能します。コンストラクターがちょうど 1 つで、その名前が型と一致するため、ペイロードのフィールド集合が一意に定まるからです。

node total: Velocity = @result.total_dv;
node time_hours: Time = @result.tof -> h;

複数のコンストラクターを持つ型や、コンストラクター名が型名と異なる単一コンストラクター型では、フィールドアクセスは拒否されます。代わりに match で分解してください。

ユニットマーカー¶

ユニットマーカーは、コンストラクターがペイロードを取らない単一コンストラクター型です。

type Eci { Eci }
type Body { Body }
type Coasting { Coasting }

ユニットマーカーはファントム型パラメーター（例えば座標系）として役立ちます。

注意: type T;（セミコロンのみで本体なし）はユニットマーカーではありません。これは インポート側が束縛しなければならない必須の型を宣言します。 マルチファイルプロジェクト → 可視性、束縛可能性、入力ポートを参照してください。

代数的値の構築¶

バリアントはそのコンストラクター名で構築します。別のモジュールが同名のコンストラクターをエクスポートしている場合は、モジュールエイリアスでコンストラクターを修飾します（例えば rocket::LowThrust(...)）。ペイロードを持つコンストラクターは名前付き引数を伴う括弧を使います。ユニットコンストラクターはフィールドを持たず、括弧を省略しなければなりません。Coast() はコンパイルエラー（S010）です。

node maneuver: ManeuverKind = LowThrust(thrust: 0.5 N, duration: 3600.0 s);

node coast: ManeuverKind = Coast;

match 式¶

代数的値の分解には match を使います。match は閉じたコンストラクター集合に対する網羅的な場合分けのために予約されています。通常の真偽値の述語や比較には if を使ってください。

node fuel_proxy: Force = match @maneuver {
    Impulsive(delta_v: _) => 0.0 N,
    LowThrust(thrust: thrust, duration: _) => thrust,
};

• 各アームはコンストラクターパターン（修飾なし、またはモジュール修飾付き）を使い、そのフィールドを束縛します
• _ はフィールド値を破棄します
• ペイロードフィールドを持つコンストラクターでは、すべてのフィールド束縛を field: variable または field: _ のように明示しなければなりません。束縛リストの省略は許されません
• ユニットコンストラクターはペイロードを持たず、Coast のようにフィールドなしの綴りを使わなければなりません。Coast() はコンパイルエラー（S010）です
• 名前付きインデックスのラベルも、Maneuver#Departure や mission::Maneuver#Departure のような修飾付きでフィールドなしのパターンにより網羅的にマッチできます

網羅性検査¶

コンパイラーはすべてのコンストラクターが網羅されていることを要求します。

type Status {
    Nominal,
    Warning(code: Dimensionless),
}

// ERROR: non-exhaustive -- missing `Warning` arm
node code: Dimensionless = match @status {
    Nominal => 0.0,
};

すべてのアームが一致しなければならない¶

すべての match アームは同じ型と次元を生成しなければなりません。

// ERROR: arms have different dimensions (Force vs Velocity)
node bad: Force = match @maneuver {
    Impulsive(delta_v: delta_v) => delta_v,             // Velocity
    LowThrust(thrust: thrust, duration: _) => thrust,   // Force
};

ジェネリック型¶

型は、次元、値型、インデックス、型レベルの自然数に対する、ソート（sort）を意識したジェネリックパラメーターを持つことができます。パラメーターはペイロードのフィールド型で使うことも、ファントムな区別のためだけに保持することもできます。

type Eci { Eci }
type Body { Body }

type Vec3<D: Dim, F: Type> {
    Vec3(x: D, y: D, z: D),
}

ファントム型パラメーターの変更¶

ファントム型のキャスト演算子はありません。ファントム型パラメーターを変更する（例えば座標系のラベルを付け替える）には、新しいインスタンスを構築して各フィールドを明示的に代入します。

node pos_eci: Vec3<Length, Eci> = Vec3<Length, Eci>(x: 7000.0 km, y: 0.0 km, z: 0.0 km);
node pos_body: Vec3<Length, Body> = Vec3<Length, Body>(
    x: @pos_eci.x,
    y: @pos_eci.y,
    z: @pos_eci.z,
);

この冗長さは意図的なものです。ラベルの付け替えは、呼び出し箇所で目に見える、フィールドごとの意図的な行為であり、不透明なデータの黙った再解釈ではありません。

ジェネリックのデフォルトと Nat 引数¶

デフォルトはパラメーターの宣言されたソートに対して検査され、末尾の連続した並びを形成しなければならず、先行するパラメーターだけを参照できます。型注釈とコンストラクターは同じ引数構文を共有します。

type Unframed { Unframed }

type Vec3<D: Dim, F: Type = Unframed> {
    Vec3(x: D, y: D, z: D),
}

// Equivalent to Vec3<Length, Unframed>
node pos: Vec3<Length> = Vec3<Length>(x: 1.0 m, y: 2.0 m, z: 3.0 m);

type Buffer<N: Nat = 3> {
    Buffer(value: Dimensionless),
}

param buffer: Buffer<3> = Buffer<3>(value: 1.0);

Nat 引数にはリテラル、スコープ内の Nat パラメーター、+、* を使えます。減算は意図的にサポートされていません。Input<N + 1> と Output<N> のように、大きい側を加算で表現してください。Nat 引数と Index 引数が暗黙に相互変換されることはありません。