https://hal.inria.fr/hal-01499946/document
"A modular module system", Xavier Leroy

Утверждение, что (ML-style) система модулей не зависит от "базового" языка программирования, и может быть реализована почти для любого, а не только ML, широко известно и озвучивалось в литературе. Данная статья приводит конструктивное доказательство этого тезиса, реализуя такую (слегка упрощённую) систему модулей, в виде, явно параметризованном относительно синтаксиса и системы типов базового языка.

Несмотря на ряд упрощений по сравнению с системой модулей того же Standard ML, представленная модельная система содержит (и корректно реализует) все базовые возможности, включая структурную типизацию модулей, абстрактные типы, функторы, зависимость (типа) результата функтора от (типа) аргумента а также равенства между (абстрактными) типами.

> All in all, module type matching resembles subtyping in a functional language with records, with some extra complications due to the dependencies in functor types and signatures.

Статья составлена в духе Literate Programming, перемежая пояснительный текст и реальный рабочий код на языке OCaml. Реализация системы модулей ML с помощью системы модулей ML отсылает к традиции метациркулярных интерпретаторов Лисп. Леруа выражает надежду, что такой способ представления материала не только не запутает читателя, но и дополнительно прояснит связь конкретного и абстрактного синтаксиса как и практическую полезность (и даже необходимость) всех возможностей представленной системы. (По-видимому, метациркулярность системы не оставила Лисперов равнодушными, что привело к появлению реализации MiniML с полноценной системой модулей на Scheme: http://wiki.call-cc.org/eggref/4/miniML 😊)

Для иллюстрации приводятся два примера "надстраивания" реализованной системы модулей над "упрощённым C" в качестве императивного (процедурного) базового языка и Mini-ML в качестве функционального, приближенного к используемым на практике, в частности, реализующего типы высших порядков (Higher-Kinded Types).

Кратко обсуждаются вопросы (модульной) компиляции таких модулей. Упоминаются три основных варианта: компиляция самих модулей в виде структур данных, а функторов — в виде (полиморфных) функций, специализация функторов для всех применений в духе C++ templates и полное стирание модулей во время компиляции (аналогично девиртуализации вызовов методов в ООП). Но за деталями интересующиеся читатели отсылаются к соответствующим публикациям.

В заключительной части Леруа обсуждает ряд расширений модельной системы модулей — как реализованных на практике, так и не до конца проработанных даже в теории — но уже без фактической реализации.

Таким образом, статья представляет собой практическое введение в ML-style системы модулей и связанные вопросы, полезное как для пользователей таких систем, так и для авторов языков программирования, желающих реализовать собственную систему модулей. 😊

#modules #sml #ocaml #leroy #classic