値と型

ツアーの続きです。 Value クラス、インターフェース、メモリ管理、直和型、Optional と Enum を見ます。

Value クラスとインターフェース

データそのものはValue クラスで持ちます。 @value を付けたクラスが、ネイティブの構造体にコンパイルされます（@dataclass(frozen=True) と同じ意味なので、そちらの綴りでも書けます）。 Value クラスは不変なので、書き換えるときは replace で新しい値を作ります。フィールドには、先に宣言した別の Value クラスも置けます（入れ子の値）。

from dataclasses import replace


@value
class Point:
    x: int
    y: int = 0

sel: State[Point] = State(Point(3, 4))
sel.set(replace(sel(), x=10))
text(f"x={sel().x}")

Value クラスにはメソッドも書けます。演算子の特殊メソッド（__add__、__sub__、__mul__）を定義すると、+ - * がそのメソッドを呼びます（開発中は Python がそのまま呼び、リリース版では同じ計算がコンパイルされて走ります）。メソッドの本文は return 式 の一文だけです（不変の値には代入するものがないためです）。

@value
class V2:
    x: int
    y: int

    def __add__(self, o: "V2") -> "V2":
        return V2(self.x + o.x, self.y + o.y)

    def __mul__(self, k: int) -> "V2":
        return V2(self.x * k, self.y * k)

    def dot(self, o: "V2") -> int:
        return self.x * o.x + self.y * o.y

c.set(a() + b() * 2)      # 演算子は特殊メソッドへ
d.set(a().dot(b()))       # 普通のメソッドはハンドラから

インターフェースは typing.Protocol です。 Protocol を基底に挙げたモデルが、その実装になります。 Protocol 型の引数を取るヘルパは、どの実装を渡しても動きます（実装ごとに特殊化してコンパイルされます）。

class Shape(Protocol):
    def area(self) -> float: ...


@model
class Circle(Shape):
    r: float = 1.0
    def area(self) -> float:
        return self.r * self.r * 3.0


def area_of(s: Shape) -> float:
    return s.area()

メモリ管理

手で解放するものはありません。覚えることは二つだけです。

値（Value クラス、リスト、辞書、文字列）は、コピーとして渡されます。渡した先で書き換わっても、元の側は変わりません。リリース版は書き換わる瞬間まで実体を共有する（コピーオンライト）ので、大きなリストを渡しても複製のコストはかかりません。
モデル（と、それを持つストア）は参照です。リリース版は参照カウントで管理します。最後の参照が外れると、その代入の時点で解放します。ヒープを走査する GC はなく、停止もありません。

この二つから、日々の作法が決まります。

データは Value クラスとリストで持ち、ストアのフィールドに置きます。モデルにするのは「共有されて、書き換わって、画面が追随する」ものだけです。
ハンドラの中で作って外に渡さなかったモデルは、ハンドラを抜けた時点で解放されます。ループの中で作る一時オブジェクトも同じです。
所有のつながりを断てば（self.root = None）、その下がまとめて解放されます。生き残った側から Weak を読むと None が返ります。

循環だけが例外です。互いに所有し合うオブジェクトは、外から所有のつながりを断っても、互いに相手を手放しません。リリース版では解放されず、そのまま残ります（リークであって、クラッシュではありません）。逆向きの参照を Weak にして、循環を作らないのが作法です。なお開発中の CPython には循環回収があるので、循環を作ってしまったときのメモリの振る舞いだけは、二つの実行で同じになりません。ゲートが比べるのは画面で、メモリは検証の対象外だからです。代わりに、check が次の二つを警告します。フィールドの型が二つ以上のモデルにまたがって輪になっているときと、ハンドラに a.kid = b、b.parent = a と往復を書いたときです。

生きているオブジェクトの数は、ヘッドレス実行の mem ステップでいつでも数えられます。

直和型と match

Value クラスを type エイリアスで束ねると、match で分岐できる選択肢の型（直和型）になります。 match はハンドラでもビューでも使え、case Degraded(services): のような分解もそのまま書けます。

@value
class Healthy: pass


@value
class Degraded: services: int


@value
class Outage: service: str

type Health = Healthy | Degraded | Outage

health: State[Health] = State(Healthy())

# ビューの中で
match health():
    case Healthy():
        text("ALL SYSTEMS NOMINAL")
    case Degraded(services):
        text(f"DEGRADED — {services} service(s)")
    case Outage(service):
        text(f"OUTAGE — {service} is down")

case の抜けはコンパイル時に指摘されます。バリアントのフィールドにデフォルト値は書けません。一つのバリアントが属せる直和型は、一つだけです。 case にはガードと | の並記が書けます。ガードが成り立たないときは、Python と同じく下の case に落ちます。

match health():
    case Degraded(services) if services > 3:
        text("badly degraded")
    case Healthy() | Degraded(_):
        text("fine enough")
    case _:
        text("down")

Optional と Enum

Optional は状態にもフィールドにも書けます（last: int | None = None）。絞り込みは walrus の節で見たとおりです。

Enum は class Mood(Enum) と普通に書けば、そのままコンパイルされます。 .name と .value は Python と同じ値を返します（auto() は 1 から数えます）。 for m in Mood: は宣言順にメンバーを回ります。 match の case に書けるのは Mood.MEMBER か _ で、抜けはここでも指摘されます。テキストに埋め込むと、Python と同じ Mood.HAPPY の形で描画されます。

match は int、float、str、bool の値も取ります。 | で候補を並べたり、if でガードを付けたりもできます。

match code():
    case 0 | 1:
        note.set("early")
    case n if n > 100:
        note.set("far")
    case _:
        note.set("middle")