RFC 例：パターンマッチング構文の強化

注意: これは RFC テンプレート例であり、完全な RFC 提案の書き方を示しています。独自の RFC を作成する際は、このテンプレートを参考にしてください。

ステータス: 例（参考のみ）

著者: 晨煦（サンプル著者） 作成日: 2025-01-05 最終更新: 2026-02-12

概要

YaoXiang に、より強力なパターンマッチング機能を追加します。ネストパターン、ガード式、let パターンバインディングを含みます。

動機

なぜこの機能が必要なのか？

現在の match 式は機能が限定的であり、以下の一般的なシナリオを処理できません：

# 无法解构嵌套结构
Person: Type = { name: String, address: Address }
Address: Type = { city: String, zip: Int }
match person {
    Person(name: "Alice", address: Address(city: "Beijing", _)) => "Alice from Beijing"  # ❌ 不支持
}

# 无法在模式中绑定变量
match result {
    ok(value) => print(value)          # ❌ 需要显式解构
}

現状の問題点

1. ネストパターンの分解がサポートされていない
2. パターン内でガード式を使用できない
3. let 文がパターンマッチングをサポートしていない

提案

基本設計

match 式の構文を拡張し、以下をサポートします：

1. ネストパターン分解：任意の深さの構造体分解
2. ガード式：パターンの後に if 条件を追加
3. パターン変数バインディング：パターンから直接変数をバインド

例

# 嵌套解构
Person: Type = { name: String, address: Address }
Address: Type = { city: String, zip: Int }

match person {
    Person(name: "Alice", address: Address(city: "Beijing", _)) => "Alice from Beijing"
    Person(name: n, address: Address(city: c, _)) => n + " from " + c
}

# 卫表达式
match n {
    n if n > 0 and n < 10 => "1-9"
    n if n >= 10 => "10+"
    _ => "unknown"
}

# 模式绑定
match result {
    ok(value) => print(value)          # value 已绑定
    err(e) => log_error(e)
}

# 嵌套 + 绑定
match data {
    User(name: first, profile: Profile(age: a)) if a >= 18 => first + " is adult"
}

let 文のパターンマッチング

# 新语法
let Point(x: 0, y: _) = point  # 仅当 x == 0 时绑定
let Ok(value) = result         # 解构 Result

# 多重绑定
let (a, b, c) = tuple          # 解构元组

詳細設計

構文の変更

MatchExpr   ::= 'match' Expr '{' MatchArm+ '}'
MatchArm    ::= Pattern ('|' Pattern)* ('if' Expr)? '=>' Expr ','
Pattern     ::= LiteralPattern
              | IdentifierPattern
              | StructPattern
              | TuplePattern
              | OrPattern
              | RestPattern

LiteralPattern ::= '_' | Literal
IdentifierPattern ::= Identifier (':' Pattern)?
StructPattern ::= Identifier '(' FieldPattern (',' FieldPattern)* ','? ')'
FieldPattern  ::= Identifier ':' Pattern | Identifier
TuplePattern  ::= '(' Pattern (',' Pattern)* ','? ')'
OrPattern     ::= Pattern '|' Pattern
RestPattern   ::= '...'

型システムへの影響

• パターンマッチングの型チェックを拡張する必要がある
• パターンマッチ成功時、パターン変数は正しい型を取得する

コンパイラの変更

コンポーネント	変更内容
lexer	パターン関連トークンを追加
parser	パターン解析ロジックを追加
typecheck	パターンの型推論とバインディング
codegen	パターンマッチングのコード生成

後方互換性

• ✅ 完全な後方互換性
• 新規構文の追加のみで、既存の match 構文は変更なし

トレードオフ

利点

• 構文の表現力が向上し、コードがより簡潔になる
• 主流言語のパターンマッチングとの一貫性（Rust、Scala、Elixir）
• ランタイムエラーの削減、マッチしないケースの早期検出

欠点

• コンパイラの実装複雑度が増す
• 学習曲線がやや急になる

代替案

案	採用しない理由
トップレベルの分解のみサポート	一般的なネストシナリオに対応できない
関数型スタイルの使用	命令型コードとの混在使用が不自然
v2.0 まで延期	ユーザーから強い要望あり

実装戦略

依存関係

• 外部依存なし
• 基本的な型システムの完了が前提

リスク

• パターンコンパイルの複雑さがパフォーマンス問題を引き起こす可能性
• 過度なネストによるスタックオーバーフローの可能性

未解決の問題

1. [ ] 循環パターン（@ バインディング）の構文は？
2. [ ] コンパイル時のパターンの網羅性チェックをサポートするか？
3. [ ] パフォーマンス最適化戦略は？

参考文献

• Rust パターンマッチング
• Scala パターンマッチング
• Elixir パターンマッチング