Kuin for Web - Kuin言語のJavaScript出力機能と、KuinをKuinでコンパイルするKuinInKuin

この記事は、「write-blog-every-week Advent Calendar 2019」の2日目の記事です。「write-blog-every-week」は、毎週ブログを書くことを目標としたコミュニティです。

kojirooooocks.hatenablog.com

私がブログを書き始めたのは2017年の8月ですが、アクセスはほぼなく、無名ブログとして運営しておりました。そんな私のブログに転機が訪れたのは、2年前に書いた 「くいなちゃんのKuinというプログラミング言語が凄い件」という記事が、はてなブックマークの人気エントリー入りしたことです。

www.konosumi.net

くいなちゃんがいなければ、ブログを書くモチベーションは枯渇して、続かなった自信があります。というわけで、今回はくいなちゃんとKuin言語について書きます。

KuinInKuin

KuinInKuinとは、KuinのコンパイラをKuinで書き直すプロジェクトです。

github.com

KuinInKuinは、単に既存のコンパイラをKuinで書き直すに留まらず、次の根本的な思想があります。

言語仕様や、コアに近いライブラリの互換性は維持する

KuinコンパイラをKuinで実装して、いろいろと欲しい機能が明らかになったため追加する

これまではWindowsで動く機械語(.exe)しか生成できなかったが、.cpp や .js も生成できるようにして、他のOSやブラウザ上で動くものも作れるようにする

最終的には、Kuinリポジトリにある本家コンパイラを、このKuinInKuinで置き換える

https://github.com/kuina/KuinInKuin/issues/2 より

Kuinは主にWindows向けのゲームプログラミング言語を主戦場としていたのですが、これによってマルチに活躍できる可能性があります。とてもおもしろい取り組みです。

なお「コンパイラをコンパイルするコンパイラ」という自己完結の仕組みは、珍しいようで実際に起こり得る話です。

コラム: コンパイラをコンパイルするコンパイラ
CコンパイラがCで書かれているといった自己参照的な状況は珍しくありません。C以外でも、数多くの言語実装がその言語自体を使って書かれています。
すでに言語Xの実装がある場合、その言語自身を使って新たなXコンパイラを作ることに論理的な矛盾はありません。セルフホストするためには、単に既存のコンパイラで開発を進めていって、自作のものが完成したらスイッチすればよいだけです。この本で我々が行おうとしているのはまさにその方法です。
https://www.sigbus.info/compilerbook より

Webブラウザ上でコンパイルできるKuinコンパイラ(β版)

現在公開されている「Webブラウザ上でコンパイルできるKuin(β版)」は、KuinInKuinでコンパイルしたKuinのコンパイラを、JavaScriptで出力したものです。

Webブラウザ上でコンパイルできるKuin(β版) - プログラミング言語「Kuin」

IssuesにKuinコンパイラ自体をJSで生成してみて動いていると書いてあるので、おそらくその成果物が稼働していると思われます。

(すでにKuinコンパイラ自体を .cpp や .js で生成してみて動いています。ブラウザ上でKuinコンパイラが動作しました！)
https://github.com/kuina/KuinInKuin/issues/2 より

ﾁﾗｯ…

実装が気になって覗き見しようとしたら、くいなちゃんにばれました。

f:id:konosumi:20191202022947p:plain

本題に戻りますが、「Webブラウザ上でコンパイルできるKuin(β版)」では、テキストエリアに入力したKuinのプログラミング言語がコンパイルされます。これはWebページに実装されている、JavaScriptを見るとわかります。

# http://kuina.ch/js/kuin_web_ui_20191117.js より
let d = document, src = d.getElementById("src") /* ..続きは省略 */

/** 途中省略 **/

kuin({
    cmdLine: ["-i", "main.kn", "-s", "res/sys/", "-e", target].concat(extra),
    readFile: function(p){
        if(p === "./main.kn") return src.value;
        return null;
    },
    writeFile: function(p, s){ write(p, s, code); },
    print: function(s){ log.value += s; }
});

プログラムを記述するテキストエリアはHTML上で「id="src"」となっており、Kuin関数に渡すオブジェクトのreadFileを経由して中身が渡されます。

本来であればファイルに書かれたKuinのプログラムをコンパイルするのでしょうが、テキストエリアに直接書かれているため、テキストエリアの値（src.value）が使われていることがわかります。

cmdLineの指定は推測ですが、JS上でKuinのコマンドラインの引数指定を表現したものです。なおコンパイラの指定オプションは、「Kuin言語仕様11」に書いてあります。

Kuin言語仕様11 コンパイラとIDE - プログラミング言語「Kuin」

この指定オプションが、JavaScriptで出力されたKuinコンパイラでも使えるようになると推測されます。

KuinInKuinのJavaScript出力機能を見てみよう

KuinInKuinのソースコードは公開されているため、誰でも見ることができます。コンパイラのソースコード内にwebディレクトリがあり、そこにJavaScriptの出力機能があると分かります。

compiler内のmain.knを見ると、オプションファイル内の「env_」という変数を利用して、環境によってoutput関数を使い分けていることがわかります。

; 'Output'
switch(\option@env_)
case %cpp
    if(!\cpp\output@output(entry, resFiles.files))
        ret false
    end if
case %web
    if(!\web\output@output(entry, resFiles.files))
        ret false
    end if
default
    assert false
end switch

ソースコードを簡単に理解することは難しいですが、raw_funcs.knを見ると、実際にJavaScriptを生成している過程が垣間見えます。ここでは「codes.add()」の引数に書かれているのが、実際のJavaScriptであると推測できます。

+func write(codes: list<[]char>, attr: []char, args: list<\ast@AstArg>, members: list<\ast@AstClassItem>)
    switch(attr)
    case "acos"
        do args.head()
        var x: \web\output@WebInfo :: \web\output@getInfo(args.get())
        do codes.add("return Math.acos(\{x.id});\n")
    case "acosh"
        do args.head()
        var x: \web\output@WebInfo :: \web\output@getInfo(args.get())
        do codes.add("return Math.log(\{x.id}+Math.sqrt(\{x.id}*\{x.id}-1));\n")
; 以下、省略