359 lines
12 KiB
Rust
359 lines
12 KiB
Rust
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/*!
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* Nyash Environment System - Rust所有権ベースのスコープ管理
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|||
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|
*
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* Python版の曖昧なメモリ管理をRustの借用チェッカーで完全解決！
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* Everything is Box哲学 + 所有権システム = 完璧なスコープ管理
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*/
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use crate::box_trait::{NyashBox, VoidBox};
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use crate::finalization::BoxFinalizer;
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use std::collections::HashMap;
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use std::sync::{Arc, Mutex};
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use thiserror::Error;
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/// Nyash変数環境 - スコープチェーンを安全に管理
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#[derive(Debug)]
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pub struct Environment {
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/// 現在のスコープの変数バインディング
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bindings: Mutex<HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>>,
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/// 親環境への参照 (Arc<Mutex<>>でスレッド安全)
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parent: Option<Arc<Mutex<Environment>>>,
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/// スコープレベル (デバッグ用)
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level: usize,
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/// スコープ名 (関数名、クラス名など)
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scope_name: String,
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/// Box解放管理
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finalizer: Mutex<BoxFinalizer>,
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}
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/// Environment操作エラー
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#[derive(Error, Debug)]
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pub enum EnvironmentError {
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#[error("Variable '{name}' is not defined")]
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UndefinedVariable { name: String },
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#[error("Cannot access parent environment: {reason}")]
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ParentAccessError { reason: String },
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#[error("Borrowing conflict in environment: {details}")]
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BorrowError { details: String },
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}
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impl Environment {
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/// 新しいグローバル環境を作成
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pub fn new_global() -> Arc<Mutex<Self>> {
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Arc::new(Mutex::new(Self {
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bindings: Mutex::new(HashMap::new()),
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parent: None,
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level: 0,
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scope_name: "global".to_string(),
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|||
|
|
finalizer: Mutex::new(BoxFinalizer::new()),
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|||
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|
}))
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|||
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|
}
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/// 親環境を持つ新しい環境を作成 (関数、クラス用)
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pub fn new_child(
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parent: Arc<Mutex<Environment>>,
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scope_name: impl Into<String>
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|||
|
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) -> Arc<Mutex<Self>> {
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|||
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let level = parent.lock().unwrap().level + 1;
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Arc::new(Mutex::new(Self {
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|||
|
|
bindings: Mutex::new(HashMap::new()),
|
|||
|
|
parent: Some(parent),
|
|||
|
|
level,
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|||
|
|
scope_name: scope_name.into(),
|
|||
|
|
finalizer: Mutex::new(BoxFinalizer::new()),
|
|||
|
|
}))
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// 変数を現在のスコープに定義
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pub fn define(&self, name: impl Into<String>, value: Box<dyn NyashBox>) {
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let name = name.into();
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|||
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|
self.bindings.lock().unwrap().insert(name, value);
|
|||
|
|
}
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/// 変数を取得 (スコープチェーンを辿る)
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pub fn get(&self, name: &str) -> Result<Box<dyn NyashBox>, EnvironmentError> {
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|||
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|
// 現在のスコープから検索
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if let Some(value) = self.bindings.lock().unwrap().get(name) {
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return Ok(value.clone_box());
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|||
|
|
}
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|||
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|
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|||
|
|
// 親スコープから検索
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|||
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|
if let Some(parent) = &self.parent {
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|||
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|
return parent.lock().unwrap().get(name);
|
|||
|
|
}
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|||
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// 見つからない
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Err(EnvironmentError::UndefinedVariable {
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name: name.to_string()
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|
})
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|
}
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/// 変数を設定 (既存変数の更新 or 新規定義)
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pub fn set(&self, name: impl Into<String>, value: Box<dyn NyashBox>) -> Result<(), EnvironmentError> {
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let name = name.into();
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// 現在のスコープにある場合は更新
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if self.bindings.lock().unwrap().contains_key(&name) {
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self.bindings.lock().unwrap().insert(name, value);
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|||
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|
return Ok(());
|
|||
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|
}
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|
// 親スコープで再帰的に検索・設定
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if let Some(parent) = &self.parent {
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|
|
match parent.lock().unwrap().set(&name, value.clone_box()) {
|
|||
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|
Ok(()) => return Ok(()),
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Err(EnvironmentError::UndefinedVariable { .. }) => {
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|||
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|
// 親にもない場合は現在のスコープに新規定義
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}
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|
|
Err(e) => return Err(e),
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}
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|
}
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|
// 新規定義として現在のスコープに追加
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|
self.bindings.lock().unwrap().insert(name, value);
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|
|
Ok(())
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|
|
}
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/// 変数が存在するかチェック
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pub fn exists(&self, name: &str) -> bool {
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self.get(name).is_ok()
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|
}
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|
/// 変数を削除 (現在のスコープからのみ)
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pub fn undefine(&self, name: &str) -> bool {
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self.bindings.lock().unwrap().remove(name).is_some()
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|
}
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|
/// 現在のスコープの変数一覧を取得
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pub fn list_variables(&self) -> Vec<String> {
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self.bindings.lock().unwrap().keys().cloned().collect()
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|
}
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|
/// スコープ情報を取得 (デバッグ用)
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pub fn scope_info(&self) -> String {
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format!("{}[{}] (level {})", self.scope_name, self.bindings.lock().unwrap().len(), self.level)
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}
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|
/// スコープチェーン全体の情報を取得
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pub fn scope_chain_info(&self) -> Vec<String> {
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let mut chain = vec![self.scope_info()];
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|
|
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|||
|
|
if let Some(parent) = &self.parent {
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|||
|
|
chain.extend(parent.lock().unwrap().scope_chain_info());
|
|||
|
|
}
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|
chain
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|||
|
|
}
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|
/// 全変数をダンプ (デバッグ用)
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pub fn dump_all_variables(&self) -> HashMap<String, String> {
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|
let mut all_vars = HashMap::new();
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|
// 現在のスコープの変数
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|
for (name, value) in self.bindings.lock().unwrap().iter() {
|
|||
|
|
all_vars.insert(
|
|||
|
|
format!("{}::{}", self.scope_name, name),
|
|||
|
|
value.to_string_box().value
|
|||
|
|
);
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|||
|
|
}
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|
|
// 親スコープの変数 (再帰的)
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if let Some(parent) = &self.parent {
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all_vars.extend(parent.lock().unwrap().dump_all_variables());
|
|||
|
|
}
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|
|
all_vars
|
|||
|
|
}
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/// 新しいBoxを追跡対象に追加
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|
pub fn track_box(&self, nyash_box: Box<dyn NyashBox>) {
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|
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self.finalizer.lock().unwrap().track(nyash_box);
|
|||
|
|
}
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|
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|
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|
|
/// スコープ終了時にすべてのBoxを解放
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pub fn finalize_all_boxes(&self) {
|
|||
|
|
self.finalizer.lock().unwrap().finalize_all();
|
|||
|
|
}
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|
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|
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|
|
/// 指定したBoxを解放対象から除外（関数の返り値など）
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|
pub fn exclude_from_finalization(&self, nyash_box: &Box<dyn NyashBox>) {
|
|||
|
|
self.finalizer.lock().unwrap().exclude_from_finalization(nyash_box);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
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|||
|
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|
/// PythonのEnvironmentクラスとの互換性レイヤー
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#[derive(Debug)]
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|
pub struct PythonCompatEnvironment {
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|||
|
|
inner: Arc<Mutex<Environment>>,
|
|||
|
|
pub _bindings: HashMap<String, Box<dyn NyashBox>>,
|
|||
|
|
}
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|||
|
|
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|||
|
|
impl PythonCompatEnvironment {
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|||
|
|
pub fn new() -> Self {
|
|||
|
|
Self {
|
|||
|
|
inner: Environment::new_global(),
|
|||
|
|
_bindings: HashMap::new(),
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
pub fn new_with_parent(parent: Arc<Mutex<Environment>>) -> Self {
|
|||
|
|
Self {
|
|||
|
|
inner: Environment::new_child(parent, "python_compat"),
|
|||
|
|
_bindings: HashMap::new(),
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Python版のdefineメソッド互換
|
|||
|
|
pub fn define(&mut self, name: impl Into<String>, value: Box<dyn NyashBox>) {
|
|||
|
|
let name = name.into();
|
|||
|
|
self.inner.lock().unwrap().define(&name, value.clone_box());
|
|||
|
|
self._bindings.insert(name, value);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Python版のgetメソッド互換
|
|||
|
|
pub fn get(&self, name: &str) -> Box<dyn NyashBox> {
|
|||
|
|
self.inner.lock().unwrap().get(name).unwrap_or_else(|_| {
|
|||
|
|
Box::new(VoidBox::new())
|
|||
|
|
})
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/// Rustネイティブ環境への参照を取得
|
|||
|
|
pub fn as_native(&self) -> Arc<Mutex<Environment>> {
|
|||
|
|
self.inner.clone()
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// ===== Tests =====
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|
#[cfg(test)]
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|||
|
|
mod tests {
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|
|
use super::*;
|
|||
|
|
use crate::box_trait::{StringBox, IntegerBox, BoolBox};
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
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|
|
fn test_global_environment() {
|
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|
|
let env = Environment::new_global();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 変数定義
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|||
|
|
env.lock().unwrap().define("test_var", Box::new(StringBox::new("hello")));
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 変数取得
|
|||
|
|
let value = env.lock().unwrap().get("test_var").unwrap();
|
|||
|
|
let string_val = value.as_any().downcast_ref::<StringBox>().unwrap();
|
|||
|
|
assert_eq!(string_val.value, "hello");
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn test_nested_scopes() {
|
|||
|
|
let global = Environment::new_global();
|
|||
|
|
let function_scope = Environment::new_child(global.clone(), "test_function");
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// グローバルスコープに変数定義
|
|||
|
|
global.lock().unwrap().define("global_var", Box::new(StringBox::new("global")));
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 関数スコープに変数定義
|
|||
|
|
function_scope.lock().unwrap().define("local_var", Box::new(StringBox::new("local")));
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 関数スコープからグローバル変数にアクセス可能
|
|||
|
|
let global_from_function = function_scope.lock().unwrap().get("global_var").unwrap();
|
|||
|
|
let global_str = global_from_function.as_any().downcast_ref::<StringBox>().unwrap();
|
|||
|
|
assert_eq!(global_str.value, "global");
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// グローバルスコープからローカル変数にはアクセス不可
|
|||
|
|
assert!(global.lock().unwrap().get("local_var").is_err());
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn test_variable_shadowing() {
|
|||
|
|
let global = Environment::new_global();
|
|||
|
|
let local = Environment::new_child(global.clone(), "local_scope");
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 同名変数を両スコープに定義
|
|||
|
|
global.lock().unwrap().define("same_name", Box::new(StringBox::new("global_value")));
|
|||
|
|
local.lock().unwrap().define("same_name", Box::new(StringBox::new("local_value")));
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// ローカルスコープからはローカル値が取得される (シャドウイング)
|
|||
|
|
let value = local.lock().unwrap().get("same_name").unwrap();
|
|||
|
|
let string_val = value.as_any().downcast_ref::<StringBox>().unwrap();
|
|||
|
|
assert_eq!(string_val.value, "local_value");
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// グローバルスコープからはグローバル値が取得される
|
|||
|
|
let global_value = global.lock().unwrap().get("same_name").unwrap();
|
|||
|
|
let global_str = global_value.as_any().downcast_ref::<StringBox>().unwrap();
|
|||
|
|
assert_eq!(global_str.value, "global_value");
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn test_variable_setting() {
|
|||
|
|
let global = Environment::new_global();
|
|||
|
|
let local = Environment::new_child(global.clone(), "local_scope");
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// グローバルに変数定義
|
|||
|
|
global.lock().unwrap().define("shared_var", Box::new(IntegerBox::new(100)));
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// ローカルスコープから変数を更新
|
|||
|
|
local.lock().unwrap().set("shared_var", Box::new(IntegerBox::new(200))).unwrap();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// グローバルスコープの値が更新されている
|
|||
|
|
let updated_value = global.lock().unwrap().get("shared_var").unwrap();
|
|||
|
|
let int_val = updated_value.as_any().downcast_ref::<IntegerBox>().unwrap();
|
|||
|
|
assert_eq!(int_val.value, 200);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn test_scope_info() {
|
|||
|
|
let global = Environment::new_global();
|
|||
|
|
let func1 = Environment::new_child(global.clone(), "function1");
|
|||
|
|
let func2 = Environment::new_child(func1.clone(), "function2");
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 各スコープに変数を追加
|
|||
|
|
global.lock().unwrap().define("g1", Box::new(StringBox::new("global1")));
|
|||
|
|
func1.lock().unwrap().define("f1", Box::new(StringBox::new("func1")));
|
|||
|
|
func2.lock().unwrap().define("f2", Box::new(StringBox::new("func2")));
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// スコープチェーン情報を確認
|
|||
|
|
let chain = func2.lock().unwrap().scope_chain_info();
|
|||
|
|
assert_eq!(chain.len(), 3);
|
|||
|
|
assert!(chain[0].contains("function2"));
|
|||
|
|
assert!(chain[1].contains("function1"));
|
|||
|
|
assert!(chain[2].contains("global"));
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn test_python_compat() {
|
|||
|
|
let mut env = PythonCompatEnvironment::new();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// Python互換インターフェースで変数操作
|
|||
|
|
env.define("test", Box::new(BoolBox::new(true)));
|
|||
|
|
|
|||
|
|
let value = env.get("test");
|
|||
|
|
let bool_val = value.as_any().downcast_ref::<BoolBox>().unwrap();
|
|||
|
|
assert_eq!(bool_val.value, true);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// _bindingsでも確認可能
|
|||
|
|
assert!(env._bindings.contains_key("test"));
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
#[test]
|
|||
|
|
fn test_error_handling() {
|
|||
|
|
let env = Environment::new_global();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 存在しない変数へのアクセス
|
|||
|
|
let result = env.lock().unwrap().get("nonexistent");
|
|||
|
|
assert!(result.is_err());
|
|||
|
|
|
|||
|
|
match result {
|
|||
|
|
Err(EnvironmentError::UndefinedVariable { name }) => {
|
|||
|
|
assert_eq!(name, "nonexistent");
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
_ => panic!("Expected UndefinedVariable error"),
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
}
|