고급 타입 시스템

Vais는 현대적인 타입 시스템을 제공하며, 고급 기능들을 통해 코드 재사용성과 추상화 수준을 높일 수 있습니다.

Trait Alias (트레이트 별칭)

Trait alias는 여러 트레이트 바운드를 하나의 이름으로 묶어서 재사용할 수 있게 합니다.

기본 문법

# 단일 트레이트 별칭
T Display = Printable

# 다중 트레이트 별칭
T StringLike = Display + Clone + Hash

핵심: T 키워드는 타입 별칭과 트레이트 별칭 모두에 사용됩니다.

기본 예제

W Numeric {
    F value(self) -> i64
}

# Trait alias 정의
T Number = Numeric

S MyInt { n: i64 }
X MyInt: Numeric {
    F value(self) -> i64 { self.n }
}

# 별칭을 제네릭 바운드로 사용
F show<T: Number>(x: T) -> i64 {
    x.value()
}

F main() -> i64 {
    num := MyInt { n: 42 }
    R show(num)  # 42
}

다중 바운드 예제

여러 트레이트를 하나로 묶어서 코드를 간결하게 만들 수 있습니다:

W Display {
    F show(self) -> i64
}

W Clone {
    F clone(self) -> Self
}

W Hash {
    F hash(self) -> i64
}

# 세 개의 트레이트를 하나로 묶기
T StringLike = Display + Clone + Hash

S MyString { data: str }
X MyString: Display {
    F show(self) -> i64 {
        puts(self.data)
        0
    }
}
X MyString: Clone {
    F clone(self) -> MyString {
        MyString { data: self.data }
    }
}
X MyString: Hash {
    F hash(self) -> i64 {
        42  # 간단한 해시 구현
    }
}

# StringLike 바운드 사용 (Display + Clone + Hash 대신)
F process<T: StringLike>(val: T) -> i64 {
    val.show()
    cloned := val.clone()
    hash := val.hash()
    hash
}

F main() -> i64 {
    s := MyString { data: "hello" }
    R process(s)
}

Where 절과 함께 사용

Trait alias는 where 절에서도 사용 가능합니다:

W Printable {
    F to_num(self) -> i64
}

T Display = Printable

S Point { x: i64, y: i64 }
X Point: Printable {
    F to_num(self) -> i64 { self.x + self.y }
}

F show<T>(val: T) -> i64
where T: Display
{
    val.to_num()
}

F main() -> i64 {
    p := Point { x: 10, y: 32 }
    R show(p)  # 42
}

중첩 별칭

Trait alias는 다른 trait alias를 참조할 수 있습니다:

W Base {
    F base_fn(self) -> i64
}

# 첫 번째 별칭
T Level1 = Base

# 별칭을 참조하는 별칭
T Level2 = Level1

S Thing { n: i64 }
X Thing: Base {
    F base_fn(self) -> i64 { self.n }
}

F use_nested<T: Level2>(x: T) -> i64 {
    x.base_fn()
}

F main() -> i64 {
    t := Thing { n: 100 }
    R use_nested(t)
}

Const Evaluation (상수 평가)

Vais는 컴파일 타임에 상수 표현식을 평가할 수 있습니다. 특히 배열 크기 등에서 복잡한 산술 연산을 사용할 수 있습니다.

지원되는 연산자

Phase 37에서 확장된 const evaluation은 다음 연산자를 지원합니다:

산술 연산: +, -, *, /
나머지: %
비트 연산: &, |, ^, <<, >>
부호: - (단항 negation)

기본 예제

F main() -> i64 {
    # 배열 크기에 산술 연산
    arr1 := [0; 2 + 3]      # 크기 5
    arr2 := [0; 10 - 2]     # 크기 8
    arr3 := [0; 4 * 3]      # 크기 12
    arr4 := [0; 20 / 4]     # 크기 5

    0
}

모듈로 연산

F main() -> i64 {
    # 10 % 3 = 1
    arr := [0; 10 % 3]  # 크기 1

    0
}

비트 연산

F main() -> i64 {
    # 비트 AND: 3 & 7 = 3
    arr1 := [0; 3 & 7]   # 크기 3

    # 비트 OR: 2 | 4 = 6
    arr2 := [0; 2 | 4]   # 크기 6

    # 비트 XOR: 5 ^ 3 = 6
    arr3 := [0; 5 ^ 3]   # 크기 6

    0
}

시프트 연산

F main() -> i64 {
    # 왼쪽 시프트: 1 << 3 = 8
    arr1 := [0; 1 << 3]   # 크기 8

    # 오른쪽 시프트: 16 >> 2 = 4
    arr2 := [0; 16 >> 2]  # 크기 4

    0
}

복합 표현식

여러 연산자를 조합할 수 있습니다:

F main() -> i64 {
    # (2 + 3) * 2 = 10
    arr1 := [0; (2 + 3) * 2]  # 크기 10

    # ((1 << 4) - 2) / 2 = (16 - 2) / 2 = 7
    arr2 := [0; ((1 << 4) - 2) / 2]  # 크기 7

    # 복잡한 비트 연산
    arr3 := [0; (8 | 4) & 15]  # (12) & 15 = 12

    0
}

연산자 우선순위

Const evaluation은 표준 연산자 우선순위를 따릅니다:

<<, >> (시프트)
& (비트 AND)
^ (비트 XOR)
| (비트 OR)
*, /, % (곱셈, 나눗셈, 나머지)
+, - (덧셈, 뺄셈)

괄호 ()를 사용하여 우선순위를 명시할 수 있습니다.

사용 사례

Const evaluation은 다음과 같은 경우에 유용합니다:

컴파일 타임 계산: 배열 크기를 동적 계산 대신 컴파일 타임에 결정
비트마스크: 비트 연산을 통한 플래그 크기 계산
정렬 계산: 메모리 정렬 요구사항을 컴파일 타임에 계산

Union 타입 (O)

Union 타입은 C-style 비태그 union입니다. 여러 타입의 값을 같은 메모리 공간에 저장할 수 있으며, O 키워드로 정의합니다.

기본 문법

O IntOrFloat {
    i: i64,
    f: f64
}

F main() -> i64 {
    u := IntOrFloat { i: 42 }

    # union 필드 접근 (unsafe — 올바른 필드를 읽어야 함)
    val := u.i    # 42

    0
}

사용 사례

Union은 다음과 같은 경우에 유용합니다:

FFI 호환성: C 라이브러리와의 인터페이스에서 C union 매핑
메모리 최적화: 여러 타입 중 하나만 사용할 때 메모리 절약
비트 레벨 조작: 같은 메모리를 다른 타입으로 해석

주의사항

Union은 타입 안전하지 않습니다. 잘못된 필드를 읽으면 정의되지 않은 동작이 발생합니다.
태그가 없으므로 현재 어떤 필드가 활성인지 추적해야 합니다.
대부분의 경우 E (enum)을 사용하는 것이 안전합니다.

SIMD 벡터 타입

Vais는 SIMD(Single Instruction, Multiple Data) 벡터 타입을 내장 지원합니다.

지원 타입

타입	설명	크기
`Vec4f32`	4×f32 벡터	128-bit (SSE)
`Vec2f64`	2×f64 벡터	128-bit (SSE2)
`Vec8f32`	8×f32 벡터	256-bit (AVX)
`Vec4f64`	4×f64 벡터	256-bit (AVX)

기본 사용

F main() -> i64 {
    # SIMD 벡터 연산은 C 런타임 함수를 통해 수행됩니다
    # SSE2/NEON/스칼라 폴백이 자동 선택됩니다
    0
}

플랫폼 지원

x86_64: SSE2 기본, AVX/AVX2 가능
aarch64: NEON 기본
기타: 스칼라 폴백 (자동)

요약

Trait Alias

문법: T Name = TraitA + TraitB
사용처: 제네릭 바운드, where 절
장점: 복잡한 트레이트 바운드 단순화, 코드 재사용성 향상

Const Evaluation

지원 연산: 산술, 비트, 모듈로, 시프트
사용처: 배열 크기, 컴파일 타임 상수
장점: 컴파일 타임 최적화, 타입 안전성

Union 타입

문법: O Name { field: Type, ... }
사용처: FFI 호환성, 메모리 최적화, 비트 레벨 조작
주의: 타입 안전하지 않음, 태그 없음 (enum 사용 권장)

SIMD 벡터 타입

지원 타입: Vec4f32, Vec2f64, Vec8f32, Vec4f64
플랫폼: SSE2, AVX, NEON, 스칼라 폴백
사용처: 고성능 벡터 연산

참고: X Trait existential return types (impl Trait)와 Higher-Kinded Types (F<_>)는 ROADMAP #18에서 제거되었습니다. 동등한 기능은 명시적 제네릭(F foo<T: Trait>() -> T)으로 표현하세요.

다음 단계

제네릭 튜토리얼: generics.md
트레이트 시스템: 기본 트레이트 정의와 구현
타입 추론: type-inference.md
실전 예제: examples/ 디렉토리

이러한 고급 타입 기능들을 활용하여 더 안전하고 재사용 가능한 Vais 코드를 작성할 수 있습니다!

Vais Programming Language

고급 타입 시스템

목차

Trait Alias (트레이트 별칭)

기본 문법

기본 예제

다중 바운드 예제

Where 절과 함께 사용

중첩 별칭

Const Evaluation (상수 평가)

지원되는 연산자

기본 예제

모듈로 연산

비트 연산

시프트 연산

복합 표현식

연산자 우선순위

사용 사례

Union 타입 (O)

기본 문법

사용 사례

주의사항

SIMD 벡터 타입

지원 타입

기본 사용

플랫폼 지원

요약

Trait Alias

Const Evaluation

Union 타입

SIMD 벡터 타입

다음 단계