ocaml に入門してみた

ocaml はフランス界隈で流行っている言語のようです。 advi や unison などのかゆいところに手が届く感じのソフトウェアが ocaml で実装されていて、気にはなっていました。 ocaml は素晴らしい計算機理論を活用して最新の何かが実装されているという噂は聞いているのですが、いまいち何がどうすごいのかよくわからないのでものは試しと、試してみました。

6.2 ocaml を使うために

Debian GNU/Linux には ocaml 関連のパッケージが多数入っています。ためしに検索してみると 224 パッケージありました。

ocaml にはインタラクティブに使うためのインタプリタと、バイナリを生成してくれるコンパイラの両方があります。 ocaml をとりあえず一通り使うためには ocaml のインタプリタとコンパイラがあればよさそうです。 ocaml のネイティブコード用のコンパイラは ocaml-native-compilers パッケージのようです。 ocaml のインタープリタは ocaml-interp パッケージのようです。

emacs ユーザとしては、 emacs 用のモードも必要です。 emacs のモードでそのものずばりの ocaml-mode というものもあるのですが、 tuareg というのがよさそうなので、それをインストールしてみました。

# apt-get install tuareg-mode ocaml-native-compilers ocaml-interp ocaml

6.3 インタラクティブに使ってみる

インタラクティブに ocaml を使って見ました。まず足し算をしてみます。

emacs から M-x tuareg-run-caml で ocaml のインタラクティブな端末 (ocaml 用語では「トップレベル」という) を起動しました。足し算をするには、 1 + 2 を入力し、文の終了は ’;;’ で表現します。

6.4 関数を定義してみる

# let my_func a b = a + b ;;
val my_func : int -> int -> int = <fun>
# my_func 2 3;;
- : int = 5

int int をとって int をかえす関数が定義され、それを 2 と 3 で呼び出したら 5 が帰って来ました。

型をまったく宣言していないですが、勝手に定義されているあたりが型推論機能のようです。どうして型が推論できるかということを疑問に思われるかもしれませんが、「+」は実は int 専用の足し算です、 float の場合は「+.」を使うそうです。これを知って失神しそうになりました。

6.5 コンパイルしてみる

とりあえずインタラクティブに使う方法はわかったので、コンパイルして使う方法を見てみましょう。 ocaml は中間言語に変換する方法とネイティブコンパイルする方法の二つがあるようです。 ocamlc は中間言語、 ocamlopt はネイティブコンパイラのようです。 ocamlc には二種類のバイナリが提供されており、 ocamlc と ocamlc.opt があります。ややこしいですが、 ocamlc.opt はネイティブコンパイラーでコンパイルした中間言語コンパイラーのようです。

$ time ocamlc fibo.ml -o a.1

real 0m0.038s
user 0m0.032s
sys 0m0.004s
$ time ocamlc.opt fibo.ml -o a.2

real 0m0.014s
user 0m0.012s
sys 0m0.000s

表 1:	ocaml コンパイラの種類


	ネイティブコンパイルされた	中間言語にコンパイルされている

ネイティブコンパイル結果を出力	ocamlopt.opt	ocamlopt

中間言語を出力	ocamlc.opt	ocamlc

簡単な fibonacci のコードを書いてみて動作速度の雰囲気を感じてみました。バイトコードのオーバヘッドが感じられる結果になりました。

$ time ./byte-code
102334155

real 0m14.544s
user 0m14.541s
sys 0m0.000s

$ time a./native-code
102334155

real 0m2.933s
user 0m2.932s
sys 0m0.000s
$ time ./fibo.c 40
102334155

real 0m2.325s
user 0m2.192s
sys 0m0.040s

6.6 ocaml 関連のパッケージ化の課題

Debian パッケージにする際には、コンパイルする回数よりもインストールして実行される回数のほうが多いため、基本としてはネイティブコンパイルを選択します。ただし、ネイティブコンパイルできない CPU アーキテクチャもあるため、どのコンパイラを利用するのかを抽象化するレイヤーが必要です。

ocaml packaging policy によると、ネイティブコンパイラに対応しているのは amd64, i386, kfreebsd-i386, powerpc, sparc だけだそうです。重要なアーキテクチャで動きません。たとえば、 arm、 superh、 mips などには対応してないようです。

ライブラリの扱いは特殊で、 /usr/lib/ocaml/3.10.2/以下においてあるようです。ライブラリといっても、バイナリの libxxx.so 共有ライブラリがおいてあるわけではなく、 .mli インタフェースファイルが大量においてあります。 ocamlc -where で発見できるようです。

ひどい点は、年に一回くらいマイナーバージョンがリリースされているのですが、その度にライブラリコードがバイナリ非互換に変更されているっぽく、リビルドするハメになっているようです。

Debian の ocaml メンテナンスチームはあらゆるパッケージを一つの subversion リポジトリに統合して管理しているようですが、その理由の一つがこのバージョン間の非互換性ではないでしょうか。

6.7 参考

Debian 勉強会資料

2009 年 4 月 18 日初版第 1 刷発行
東京エリア Debian 勉強会（編集・印刷・発行）
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6 ocaml に入門してみた

6.1 ocaml 入門の動機