Haskellでの合成可能なオブジェクトの構成とその応用

背景

• Haskellでゲームプログラミングをしたい
• ゲームプログラミングでは、内部構造の異なるデータを操作によって共通の型によって扱いたい場面がある

Haskellではそのような共通化が苦手

共通化するには

研究の目的

• クラスベースオブジェクト指向言語なら、
  • 同じ操作を持つオブジェクトは同じ型で扱える
  • サブクラスの定義によってデータを増やせる
• Haskellで、操作によって共通化でき、データが拡張できる構造を作る

アイデア

• 操作の型によってのみ決まるデータ型を作る
  • 同じ操作を持つならば同じ型になる
  • 値の定義によってデータを増やせる
• 操作を「メッセージ」、データを「オブジェクト」とする

オブジェクトのデータ型の定義

メッセージの送信

例: インターフェイス

例: オブジェクト

Incrementを受け取ると内部状態を1増やし、Printで出力

counter :: Int -> Object Counter IO
counter n = Object $ λr -> case r of
    Print -> print n >> return ((), counter n)
    Increment -> return (n, counter (n + 1))

インスタンス

• 提案する手法は、一般的な実装と同様、参照を用いてインスタンスを表せる
• 以下のような、メッセージ送信演算子が考えられる
• (.-) :: MVar (Object f IO) -> f a -> IO a

i .- f = do
    obj <- takeMVar i
    (a, obj') <- runObject obj f
    putMVar i obj'
    return a

例

> i <- newMVar (counter 0)
> i .- Print
0
> i .- Increment
> i .- Increment
> i .- Print
2

合成の導入

• メッセージもアクションの一種である
• オブジェクトはアクションをアクションに変換する
• 合成できるのでは？

提案手法でできること

• 縦の合成: オブジェクトの変換の合成
• 横の合成: オブジェクトを結合し、両方のメッセージを受け取るオブジェクトを作る
• 時の合成: オブジェクトの死と、その跡継ぎ

縦の合成

定命のオブジェクト

• 死ぬべき運命にある(mortal)オブジェクトを表したい
• ゲームの敵キャラクターは、死ぬと消滅する

死亡判定メソッドisDead()

真を返したら、そのオブジェクトへの参照を全て削除

オブジェクトは実際には死ねず、世界との絶縁で近似しているだけ

提案する手法

評価

まとめ

• Haskellでは状態の扱いは苦手と考えられがち
• しかし、オブジェクトを実現することで問題を解決できる
• 合成可能である
• 定命のオブジェクトも表せる
• http://hackage.haskell.org/package/objective

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