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author mir3636
date Fri, 10 Feb 2017 16:24:11 +0900
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1 \chapter{Continuation based C (CbC)}
2 \section{Continuation based C (CbC)}
3 CbC は 処理を Code Gear とした単位を用いて記述するプログラミング言語である。
4 Code Gear から次の Code Gear へと goto による継続で遷移をし処理を行う。
5 図\ref{fig:cs}は Code Gear 間の処理の流れを表している。
6
7 \begin{figure}[htpb]
8 \begin{center}
9 \scalebox{0.7}{\includegraphics{fig/codesegment.pdf}}
10 \end{center}
11 \caption{goto による code gear 間の継続}
12 \label{fig:cs}
13 \end{figure}
14
15 \section{Code Gear}
16 Code Gear は CbC における最も基本的な処理単位である。
17 リスト \ref{code_simple} は最も基本的な CbC のコードの一例で、図 \ref{fig:code_simple}はそれを図示したものである。
18 CbC では Code Gear は \_\_code という型を持つ関数の構文で定義される。
19 Code Gear は戻り値を持たないので、関数とは異なり return 文は存在しない。goto の後に Code Gear 名と引数を並べて、次の Code Gear の遷移を記述する。
20 この goto の行き先を継続と呼ぶ。Scheme の継続と異なり CbC には呼び出し元の環境がないので、この継続は単なる行き先である。したがってこれを軽量継続と呼ぶこともある。
21 軽量継続により、並列化、ループ制御、関数コールとスタックの操作を意識した最適化がソースコードレベルで行えるようにする。
22
23 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=code_simple,caption={\footnotesize code segment の軽量継続}]
24 __code cs0(int a, int b){
25 goto cs1(a+b);
26 }
27
28 __code cs1(int c){
29 goto cs2(c);
30 }
31 \end{lstlisting}
32
33 \begin{figure}[htpb]
34 \begin{center}
35 \scalebox{0.55}{\includegraphics{fig/codesegment2.pdf}}
36 \end{center}
37 \caption{code segment の軽量継続}
38 \label{fig:code_simple}
39 \end{figure}
40
41 \section{環境付き継続}
42 環境付き継続は C との互換性のために必要な機能である。
43 CbC と C の記述を交える際、CbC の Code Gear から C の関数の呼び出しは問題なく行える。
44 しかし、C の関数から CbC の Code Gear へと継続する場合、呼び出し元の環境に戻るための特殊な継続が必要となる。
45 これを環境付き継続と呼ぶ。
46
47 環境付き継続を用いる場合、C の関数から Code Gear へ継続する際に \_\_ return、\_\_environment という変数を渡す。
48 \_\_return は \_\_code (*)(return\_type, void*) 型の変数で環境付き継続先が元の環境に戻る際に利用する Code Gear を表す。
49 \_\_environment は void** 型の変数で元の関数の環境を表す。
50 リスト\ref{gotoWithTheEnv}では関数 funcB から Code Gear cs に継続する際に環境付き継続を利用している。
51 cs は funcB から渡された Code Gear へ継続することで元の C の環境に復帰することが可能となる。
52 但し復帰先は \_\_return を渡した関数が終了する位置である。
53 このプログラムの例では、関数 funcA は戻り値として funcB の終わりにある -1 ではなく、環境付き継続によって渡される 1 を受け取る。
54 図\ref{fig:gotoWithTheEnv}にこの様子を表した。
55
56 \begin{lstlisting}[frame=lrbt,label=gotoWithTheEnv,caption={環境付き継続}]
57 __code cs(__code (*ret)(int, void*), void *env){
58 /* C0 */
59 goto ret(1, env);
60 }
61
62 int funcB(){
63 /* B0 */
64 goto cs(__return, __environment);
65 /* B1 (never reached). */
66 return -1;
67 }
68
69 int funcA(){
70 /* A0 */
71 int retval;
72 retval = funcB();
73 /* A1 */
74 printf("retval = %d\n", retval);
75 /* retval should not be -1 but be 1. */
76 return 0;
77 }
78
79 \end{lstlisting}
80
81 \begin{figure}[htpb]
82 \begin{center}
83 \scalebox{0.55}{\includegraphics{fig/gotowithenv.pdf}}
84 \end{center}
85 \caption{環境付き継続}
86 \label{fig:gotoWithTheEnv}
87 \end{figure}
88
89 このように、環境付き継続を用いることで C、CbC 間の処理の移動が可能になる。
90
91 %Data Gear はデータの単位であり、int や文字列などの Primitive Type を持っている。
92
93 %Code Gear は 任意の数の Input Data Gear を参照して処理を行い、Output Data Gear を出力し処理を終える。
94 %また、接続された Data Gear 以外には参照を行わない。
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96 %処理やデータの構造が Code Gear、Data Gear に閉じているため、これにより実行時間、メモリ使用量などを予測可能なものにすることが可能になる。
97