コンテンツにスキップ

Limbo

リンクを追加
出典: フリー教科書『ウィキブックス（Wikibooks）』

Limboの基礎

[編集]

言語の歴史と設計思想

[編集]

Limboは1995年にBell Labsで開発された、分散システム向けのプログラミング言語です。Inferno オペレーティングシステムの主要なアプリケーション開発言語として設計されました。

Limboの主な特徴：

  • 強力な型システム
  • ガベージコレクション
  • モジュール指向
  • CSPベースの並行処理モデル

Inferno OSとの関係

[編集]

Infernoは分散リソースを統合的に扱うことを目的としたOSです。LimboはInfernoの以下の機能を直接活用できます：

  • 統一されたリソースネームスペース
  • プラットフォーム非依存の実行環境
  • ネットワーク透過的なリソースアクセス

開発環境のセットアップ

[編集]
# Infernoのインストール
git clone https://github.com/inferno-os/inferno-os
cd inferno-os
./BUILD.sh

# Limbo開発環境の設定
export INFERNO=/usr/inferno
export PATH=$PATH:$INFERNO/bin

Goとの関係

[編集]

LimboはGo言語の重要な先駆者です。Bell Labsで開発された両言語には、以下の共通点があります：

  • CSPベースの並行処理モデル
  • チャネルを使用したプロセス間通信
  • ガベージコレクション
  • モジュールシステム

主な違いは：

  • LimboはInferno OS専用、Goは汎用的
  • Limboは分散システムに特化、Goはより広範な用途
  • LimboのチャネルはGoより制限的（型付けが厳格）
  • Goはより現代的な機能（ゴルーチン、インターフェース）を採用

例えば、チャネル通信の比較： 

# Limbo
c := chan of string;
c <-= "message";    # 送信
msg := <-c;         # 受信

// Go
c := make(chan string)
c <- "message"      // 送信
msg := <-c          // 受信

以下は、LimboとGoの並行処理の実装の違いを示す具体例です： 

# Limbo: マルチプロセス通信
implement MultiProc;

proc producer(c: chan of int) {
    for(i := 0; i < 10; i++)
        c <-= i;
}

proc consumer(c: chan of int) {
    for(;;) {
        x := <-c;
        sys->print("received: %d\n", x);
    }
}

init() {
    c := chan of int;
    spawn producer(c);
    spawn consumer(c);
}

// Go: ゴルーチンによる通信
package main

func producer(c chan int) {
    for i := 0; i < 10; i++ {
        c <- i
    }
}

func consumer(c chan int) {
    for {
        x := <-c
        fmt.Printf("received: %d\n", x)
    }
}

func main() {
    c := make(chan int)
    go producer(c)
    go consumer(c)
    select{}
}

Limboでは明示的なプロセス生成（spawn）を使用し、Goではより軽量なゴルーチンを使用します。また、Goではselect文によるマルチプレクシングがより柔軟です。


エラー処理の比較

[編集]

LimboとGoでは、エラー処理のアプローチが異なります： 

# Limbo: タプルによるエラー処理
readfile(): (array of byte, string) {
    fd := sys->open("file.txt", Sys->OREAD);
    if(fd == nil)
        return (nil, sys->sprint("open failed: %r"));
    
    buf := array[1024] of byte;
    n := sys->read(fd, buf, len buf);
    if(n < 0)
        return (nil, "read error");
        
    return (buf[0:n], nil);
}

# 使用例
(data, err) := readfile();
if(err != nil)
    sys->print("error: %s\n", err);

// Go: 複数戻り値によるエラー処理
func readFile() ([]byte, error) {
    file, err := os.Open("file.txt")
    if err != nil {
        return nil, fmt.Errorf("open failed: %v", err)
    }
    defer file.Close()
    
    buf := make([]byte, 1024)
    n, err := file.Read(buf)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    
    return buf[:n], nil
}

// 使用例
data, err := readFile()
if err != nil {
    log.Printf("error: %v\n", err)
}

ADTとインターフェース

[編集]

Limboは抽象データ型（ADT）を、Goはインターフェースを使用します： 

# Limbo: ADTによる抽象化
Shape: adt {
    area: fn(s: self ref Shape): real;
    pick {
        Circle => radius: real;
        Rectangle => width, height: real;
    };
};

// Go: インターフェースによる抽象化
type Shape interface {
    Area() float64
}

type Circle struct {
    radius float64
}

type Rectangle struct {
    width, height float64
}

この違いは、両言語の設計思想を反映しています：

  • LimboはADTを使って型安全性を強制
  • Goはダックタイピングによる柔軟な設計を許容

並行処理パターンの比較

[編集]
ワーカープールパターン
[編集]
# Limbo実装
implement WorkerPool;

Worker: adt {
    id: int;
    tasks: chan of Task;
};

Task: adt {
    data: array of byte;
    result: chan of string;
};

proc worker(w: ref Worker) {
    for(;;) {
        task := <-w.tasks;
        # タスク処理
        task.result <-= "completed";
    }
}

init(nworkers: int) {
    workers := array[nworkers] of ref Worker;
    for(i := 0; i < nworkers; i++) {
        workers[i] = ref Worker(i, chan of Task);
        spawn worker(workers[i]);
    }
}

// Go実装
type Worker struct {
    ID   int
    Tasks chan Task
}

type Task struct {
    Data   []byte
    Result chan string
}

func (w *Worker) Start() {
    go func() {
        for task := range w.Tasks {
            // タスク処理
            task.Result <- "completed"
        }
    }()
}

func NewWorkerPool(n int) []*Worker {
    workers := make([]*Worker, n)
    for i := 0; i < n; i++ {
        workers[i] = &Worker{
            ID:    i,
            Tasks: make(chan Task),
        }
        workers[i].Start()
    }
    return workers
}

主な違いのまとめ：

  1. プロセス生成
    • Limbo: spawnによる明示的なプロセス生成
    • Go: goキーワードによる軽量ゴルーチン
  2. チャネルの扱い
    • Limbo: 型付きチャネルの厳格な使用
    • Go: 双方向チャネル、close機能あり
  3. メモリ管理
    • Limbo: Infernoのメモリ管理に依存
    • Go: 独自のランタイムによる管理

これらの違いは、両言語の設計目的を反映しています：

  • Limboは分散システムの堅牢性を重視
  • Goは汎用性と使いやすさを重視

基本文法

[編集]

データ型とモジュール

[編集]

基本的なデータ型： 

implement Example;

# 基本型
x: int = 42;
y: real = 3.14;
s: string = "Hello";
b: byte = byte 255;

# 複合型
type Point: adt {
    x: int;
    y: int;
};

CSPベースの並行処理

[編集]

チャネルを使った基本的な並行処理： 

chan: chan of string;

proc sender() {
    chan <-= "message";
}

proc receiver() {
    msg := <-chan;
    sys->print("received: %s\n", msg);
}

チャネルを使った通信

[編集]

複数プロセス間の同期通信例： 

implement Pipeline;

buffer := chan of string;

proc stage1() {
    buffer <-= "data";
}

proc stage2() {
    data := <-buffer;
    # データ処理
}

システムプログラミング

[編集]

ファイルシステム操作

[編集]

基本的なファイル操作： 

implement FileOps;

fd := sys->open("/path/to/file", Sys->OREAD);
buf := array[1024] of byte;
n := sys->read(fd, buf, len buf);

ネットワークプログラミング

[編集]

TCP接続の例： 

implement NetClient;

conn := dial->dial("tcp!localhost!8080", nil);
if(conn == nil)
    return sys->sprint("connection failed: %r");

プロセス管理

[編集]

プロセスの生成と制御： 

implement ProcMgr;

pid := sys->pctl(Sys->NEWPGRP, nil);
spawn newproc();

GUIプログラミング

[編集]

Tkモジュールの使用

[編集]

基本的なウィンドウ作成： 

implement GUI;

t := tk->toplevel(nil, "-borderwidth 2 -relief raised");
cmd := chan of string;
tk->namechan(t, cmd, "cmd");

ウィジェットとレイアウト

[編集]

ボタンとテキストフィールドの配置： 

button := tk->cmd(t, "button .b -text {Click me} -command {send cmd click}");
entry := tk->cmd(t, "entry .e -width 20");
tk->cmd(t, "pack .b .e -side top");

イベント処理

[編集]

イベントループの実装： 

for(;;) alt {
    s := <-cmd =>
        case s {
        "click" =>
            handle_click();
        * =>
            sys->print("unknown command: %s\n", s);
        }
}

アプリケーション開発

[編集]

実践的なプロジェクト例

[編集]

チャットアプリケーションの基本構造： 

implement Chat;

Client: module {
    PATH: con "/mod/chat/client.dis";
    
    init: fn(ctxt: ref Draw->Context, argv: list of string);
};

init(ctxt: ref Draw->Context, argv: list of string) {
    # クライアント初期化コード
}

デバッグとテスト手法

[編集]

デバッグ用のログ機能： 

implement Debug;

debug(msg: string) {
    if(DEBUG)
        sys->print("DEBUG: %s\n", msg);
}

パフォーマンス最適化

[編集]

メモリ使用の最適化例： 

# バッファプール実装
implement BufferPool;

Pool: adt {
    buffers: array of array of byte;
    free: chan of int;
};

附録

[編集]

A.1 言語仕様リファレンス

[編集]
主要な構文要素：
# モジュール定義
Module: module {
    PATH: con "/mod/example.dis";
    init: fn(ctxt: ref Draw->Context, argv: list of string);
};

# インターフェース定義
Interface: adt {
    methods: fn();
};

A.2 標準ライブラリ概要

[編集]

主要な標準モジュール：

  • sys: システムコール
  • draw: グラフィックス
  • tk: GUI
  • regex: 正規表現
  • dial: ネットワーク

A.3 よくある問題とその解決策

[編集]

メモリリーク防止のベストプラクティス：

  1. リソースの適切な解放
  2. 循環参照の回避
  3. バッファの再利用
"https://ja.wikibooks.org/w/index.php?title=Limbo&oldid=266514" より作成