never型がない言語でも、可視性の制御を使うことでそれっぽいことができる。
前提
F# において制御を返さない関数は、返り値の型が任意であるような多相関数として表現される。
/// 常に例外を投げる関数
val failwith<'A> : string -> 'A
F# の型システムにおいて多相になれるのはnominalな型や関数だけなので、制御を返さない関数を持つフィールドというのは作れない。
type R = { FailWith: string -> (* never型? *) }
型抽象(Λ)があったらできた。
// F# ではない。
type R = { FailWith: Λ'A. string -> 'A }
なお、型変数をレコード型のほうに持たせると意味が変わってくる。
type R<'A> = { FailWith: string -> 'A }
これだと FailWith を複数回、異なる返り値型で呼ぶことができない。(Rの型引数が矛盾する。)
方法
はじめに適当にNever型を定義する。型は公開するが、型のインスタンスを作る方法は公開しないでおく。
type Never = private | Never
この型の値を受け取るnever関数を公開する。
let never<'A> (_: Never) : 'A =
assert false // この関数が呼ばれないことをコンパイラに教える
failwith "never" // 制御を返さない何らかの式
使いみち
例えば別のプログラムを実行する exec 関数を抽象的に受け取りたいとする。
type PlatformApi = { Exec: string list -> Never }
let run (api: PlatformApi) command : unit =
match command with
| Echo msg -> printfn "%s" msg
| Exec c ->
api.Exec [ "/bin/sh"; "-c"; c ]
|> never
// ^ これ
定義する側はいつもどおり。
let doExec args : int = (* exec関数を呼ぶ *)
let myExec<'A> (args: string list) : 'A =
let code = doExec args
assert (code <> 0)
// execが失敗したので例外を投げる。
failwithf "exec failed: %d" code
let api : PlatformApi = { Exec = myExec }
抜けみち
リフレクションでインスタンスを作れたらダメ。それを考慮するなら、Never型はコンパイラ側で提供して、リフレクションによるインスタンス生成を禁止する。
余談: バリアントのない判別共用体
Rustではバリアントのないenum型 (F# でいうところの判別共用体) を作れる。 これは値を持たないので、never型と同等に振る舞う。
- Infallible in std::convert - Rust (never型の代わりに使えるエラー専用の型。バリアントのない判別共用体で定義されている。)
- never - Rust (
!と書いてnever型。まだ正式リリースされていない。)
余談: 多相でない言語におけるnever
上述の Never 型と never 関数を言語側に組み込めば、多相関数の概念を持たない言語でもnever型と同様のことができる。
式指向構文が言語処理系にもたらす複雑性に書いた課題をいくらか軽減できるかもしれない。
多相関数のない言語を設計する予定はないので深堀りはしない。