Zig（プログラミング言語）

Zig の主な目標は、現在 C 言語で解決さ​​れているようなタスクに対して、より優れたソリューションを提供することです。その点における主な懸念事項は可読性です。Zig は可能な限り既存の概念と構文を使用し、類似の概念に対して異なる構文を追加することを避けています。さらに、その目標は「堅牢性、最適性、保守性」のために設計された言語であることです。小さくてシンプルな構文は保守の重要な部分であり、保守担当者が馴染みのない言語の複雑さを学ぶことなくコードをデバッグできるようにすることが、この言語の目標です。^{[ 18 ]}これらの変更があっても、Zig は既存の C コードにコンパイルしたり、既存の C コードに対してコンパイルしたりできます。C ヘッダーを Zig プロジェクトに含めてその関数を呼び出すことができ、コンパイラが作成したヘッダーを含めることで Zig コードを C プロジェクトにリンクできます。^{[ 19 ]}

catchエラー処理はエラー型によって行われ、またはを使用して処理できます。ジェネリクスはコンパイル時のコード生成と、ディレクティブによるダックタイピングtryの形式への対応によって実現されます。comptime

Zig標準ライブラリにおけるメモリ割り当ては、libcstructのメモリ管理関数を呼び出すのではなく、アクションを記述するsを介して割り当てを処理するという慣例に従います。たとえば、C言語で、別の文字列の複数のコピーを含む文字列を作成する関数を記述する場合、その関数は次のようになります。

const char * repeat ( const char * original , size_t times );

コードでは、関数はサイズを調べてoriginalから、構築する文字列のためにメモリを確保するためにその長さをmallocでtimes割り当てます。このmallocは呼び出し元の関数からは見えません。呼び出し元の関数が後でメモリを解放しなかった場合、メモリリークが発生します。Zigでは、次のような関数を使用してこれを処理できます。

const Allocator = std.mem.Allocator ;​​​​fn repeat ( allocator : Allocator , original : [] const u8 , times : usize ) Allocator . Error ! [] const u8 ;

このコードでは、allocator変数には割り当てを実行するコードを示す構造体が渡され、repeat関数は結果の文字列を返すか、またはで示されるオプションの型を使用して!Allocator.Error を返します。アロケータを入力として直接表現することで、メモリ割り当ては他の関数内に「隠蔽」されることはなく、最終的にメモリ割り当てを呼び出す関数によって常に API に公開されます。Zig の標準ライブラリ内では割り当ては実行されません。さらに、構造体は任意のものを指すことができるため、プログラム内で記述されたものも含め、代替のアロケータを使用できます。これにより、たとえば、通常はメモリ ページ全体を割り当てるオペレーティングシステムの関数を使用しない小さなオブジェクトのアロケータが可能になります。^{[ 20 ]}

オプション型は、シンプルかつ汎用的でありながら一般的な機能を提供する言語機能の一例です。ヌルポインタの問題を解決するために使用する必要はありません。また、「値なし」が適切な答えとなるあらゆる型の値にも役立ちます。countTheNumberOfUsers整数を返す関数と、theCountedUsersその結果を保持する整数型の変数を考えてみましょう。多くの言語では、まだ呼び出されていないことを示すためにマジックナンバーが置かれますが、多くの実装では単にゼロに設定されます。Zigでは、これは変数を明確な「まだ呼び出されていない」値に設定するとして実装できます。 ^{[ 20 ]}theCountedUserscountTheNumberOfUsersvartheCountedUsers:?i32=null

deferZigのメモリ問題の管理に役立つもう一つの一般的な機能は、スコープの最後に実行されるコードをマークする概念です。実行時エラーの可能性も含め、何があっても実行されます。特定の関数がメモリを割り当て、操作が完了したときにそれを解放する場合、free何があっても確実に解放されるように、を遅延させる行を追加できます。^{[ 20 ]}

Zig標準ライブラリは隠れた割り当てを回避します。割り当ては言語内で直接管理されません。代わりに、ヒープアクセスは標準ライブラリを介して明示的に行われます。^{[ 21 ]}

Zigは、新しいZigコードと既存のCコードを組み合わせることで、移植性を段階的に向上させるアプローチを採用しています。そのため、既存のCライブラリとの連携を可能な限りシームレスにすることを目指しています。Zigは@import、通常次のようなディレクティブを使用して独自のライブラリをインポートします。

const std = @import ( "std" );

そのファイル内のZigコードは、例えばstd内の関数を呼び出すことができるようになりました。

std.debug.print ( "Hello , world! \n" , . { } ) ;

Cコードを扱うには、単に@importを に置き換えるだけです@cImport。

const c = @cImport ( @cInclude ( "soundio/soundio.h" ));

Zig コードは、まるでネイティブの Zig コードであるかのように soundio ライブラリの関数を呼び出すことができるようになりました。Zig は、C のより汎用的な型や型とは異なり、明示的に定義された新しいデータ型を使用するため、intC型と Zig 型の間でデータを移動するために、やをfloat含む少数のディレクティブが使用されます。^{[ 20 ]}@intCast@ptrCast

Zig 0.16.0 は非推奨になりました@cImport。今後は、@cImport言語組み込み関数を使用する代わりに、ビルド システムを介して C 翻訳が処理されます。組み込み関数は言語から「削除」されました。さらに、このリリースではstd.Build.Step.TranslateC 、公式の translate-c パッケージの明示的なパッケージ依存関係を使用するように変更されました。これは、追加の構成オプションを備えた以前のビルド ステップ バージョンと同じ実装です。^{[ 22 ]}

その結果、変更前のZigリリースで使用されていたCコードの組み込み例を移行する必要があります。Cヘッダーファイルはビルドシステムを使用してインポートする必要があります。以前の例を移行するには、例えば標準Cインクルード行を追加したシンプルなヘッダーファイルを作成する必要があります。

#include <soundio/soundio.h>

build.zigこのヘッダーファイルは、プロジェクトで使用されるファイル内で次のように参照する必要があります（この例では、ファイルはディレクトリc.h内で命名されていますsrc）：^{[ 22 ]}

const Translator = @import ( "translate_c " ). Translator ;const translate_c = b.dependency ( " translate_c" , .{}) ;const translator : Translator = .init ( translate_c , .{ .c_source_file = b.path ( " src /ch" ), .target = target , .optimize = optimize , } ) ; translator.linkSystemLibrary( " soundio " , . { } ) ;const exe = b.addExecutable (.{ .name = " hello - sound" , .root_module = b.createModule (.{ .root_source_file = b.path ( " src / main.zig" ) , .optimize = optimize , .target = target , .imports = & . { . { .name = " c " , .module = translator.mod , } , } , } ), } ) ;

soundioライブラリの関数を呼び出すように変更した後、ネイティブのZigコードでは以下の変更が必要になります。

const c = @import ( "c" );

キーワードを使用することでcomptime、プログラマは実行時ではなくコンパイル時にコードのセクションを明示的にZigに評価させることができます。コンパイル時にコードを実行できることで、Zigは別のプリプロセッサ言語を必要とせずにマクロと条件付きコンパイルの機能を実現できます。^{[ 23 ]}

コンパイル時には、型は第一級オブジェクトになります。これによりコンパイル時のダックタイピングが可能になり、Zig がジェネリック型を実装する方法となります。^{[ 15 ]}

例えば、Zigでは、汎用的なリンクリスト型は次のような関数を使って実装されるかもしれません。

fn LinkedList ( comptime T : type ) type ;

この関数は、ある型を受け取りT、structそのデータ型でリンクされたリストを定義するカスタムオブジェクトを返します。

const std = @import ( "std" ); const FormatOptions = std . fmt . FormatOptions ; const stdout = std . io . getStdOut (). writer ();fn LinkedList ( comptime T : type ) type { return struct { const Self = @This ();pub const Node = struct { next : ?* Node = null , data : T , };最初: ?*ノード= null 、pub fn prepend ( list : * Self , new_node : * Node , ) void { new_node . next = list . first ; list . first = new_node ; }pub fn format ( list : Self , comptime fmt : [] const u8 , options : FormatOptions , out_stream : anytype , ) ! void { try out_stream . writeAll ( "( " );var it = list.first ; while ( it ) | node | : ( it = node.next ) { try std.fmt.formatType ( node.data , fmt , options , out_stream , 1 , ) ;​​​​​​​​​try out_stream.writeAll ( " " ) ; }try out_stream.writeAll ( " )" ); } } ; }pub fn main () ! void { const ListU32 = LinkedList ( u32 );var list = ListU32 {}; var node1 = ListU32 。ノード{ .データ= 1 }; varノード 2 = ListU32 。ノード{ .データ= 2 }; varノード 3 = ListU32 。ノード{ .データ= 3 };list.prepend ( & node1 ) ; list.prepend ( & node2 ) ; list.prepend ( & node3 ) ;​​​try stdout.print ( "{} \n " , .{ list }); try stdout.print ( " {b} \n " , . { list } ) ; }

出力：

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const std = @import ( "std" ); const ArenaAllocator = std . heap . ArenaAllocator ; const Allocator = std . mem . Allocator ;fn repeat ( allocator : Allocator , original : [] const u8 , times : usize , ) Allocator . Error ! [] u8 { const buffer = try allocator . alloc ( u8 , original . len * times , );for ( 0 .. times ) | i | { std.mem.copyForwards ( u8 , buffer [ ( original.len * i ) .. ] , original , ) ; }​return buffer ; }pub fn main () ! void { var arena = ArenaAllocator . init ( std . heap . page_allocator , ); defer arena . deinit ();const allocator = arena.allocator ( ) ;const original = "Hello " ; const repeated = try repeat ( allocator , original , 3 , );std.debug.print ( "{s} \ n " , . { repeated } ) ; }

出力：

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• Elizabeth, Jane (2017年10月19日). 「C言語に飽きた？新しいプログラミング言語Zigは、より実用的で読みやすいことを目指しています」 . jaxenter . 2020年10月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年4月22日閲覧。
• Yegulalp, Serdar (2016年8月29日). 「C言語を打倒するためにRustに新たな挑戦者が加わる」 . InfoWorld . 2020年2月11日取得.