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--- teaching:cc4101:tareas:2015-2:tarea3 [2016/03/20 04:41] – [(0.5) Sistemas de Tipos Simple] fmosso
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   - (1.0) Implemente la función ''%%(compile expr)%%'' que dado una expresión con índices De Bruijn genera la lista de instrucciones siguiendo el esquema de compilación descrito anteriormente
 ===== (0.5) Sistemas de Tipos Simple =====
-Se implementará el chequeo de tipos de una expresión en presencia de funciones de primera clase.
+En la tarea anterior se abordó el chequeo de tipos en el lenguaje de predicados. En esta ocasión extenderemos el chequeo de tipos de una expresión en presencia de funciones de primera clase.
-  - Implemente la función ''%%(typeof expr)%%'' que recibe un nodo del AST y retorna el tipo correspondiente a la expresión o falla con TYPE_ERROR en caso de que la expresión no sea valida por validación de tipos considerando lo siguiente:
+  - Extienda((Tome la función de la tarea anterior como punto de partida)) la función ''%%(typeof expr)%%'' que recibe un nodo del AST y retorna el tipo correspondiente a la expresión o falla con TYPE_ERROR en caso de que la expresión no sea valida por validación de tipos considerando lo siguiente:
      * Para una función se válida que la expresión del cuerpo tenga el mismo tipo declarado en el retorno de la función. En caso de pasar la validación el tipo resultante es ''%%(TFun targ tbody)%%'', donde ''%%targ%%'' es el tipo del argumento y ''%%tbody%%'' es el tipo de retorno de la función.
      * Para la aplicación de función se valida que el primer argumento es efectivamente una función y que el tipo del segundo argumento de la aplicación (argumento real) coincide con el tipo del argumento (formal) de la función. En dicho caso la aplicación tiene el tipo del retorno de la función.
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 Aquí ocurre que por el tipo del argumento, reemplazar en esa expresión ''%%f%%'' por ''%%h%%'' también es válido pues si ''%%f%%'' puede ser aplicado a un ''%%Num%%'', con mayor razón una función que espera un tipo más general, en este caso ''%%Any%%''.
 Entienda la función ''%%typeof-with-sub%%'' para que incluya esta relación de subtipos de funciones
+===== (1.0) Sistema de tipos extendido con casts =====
+Vamos a explicar como se comportan los cast con un ejemplo en Java <code java>
+public void foo(Object obj){
+  String str = (String)obj;
+}
+</code>
+En este caso el programador está intentando hacer un cast de Object a String. Esto tiene dos implicancias sobre el lenguaje. Primero, el cast funciona estáticamente como una forma que tiene el programador de expresarle al sistema de tipos que cierto valor tiene cierto tipo, permitiendole en este caso asignar ''%%obj%%'' (que es originalmente un Object) a un identificador que espera un String. Segundo, el lenguaje no puede asegurar que el programador no se equivocó, por lo tanto añade en el bytecode generado, una pequeña validación de tipos en runtime que, en caso de fallo lanza un ClassCastException.
+==== Cast para tipos simples ====
+Considere: <code scheme>
+{with : Num {id : (Any -> Any)
+            {fun {x : Any} : Any x}}
+        {+ 1 {id 2}}}
+</code>
+Este programa es rechazado por el sistema de tipos pues ''%%{f 2}%%'' tiene tipo ''%%Any%%'' y no ''%%Num%%''. Podemos agregar un cast para decirle al sistema de tipos que el resultado si es un ''%%Num%%'' para que ahora el sistema de tipos acepte el programa: <code scheme>
+{+ 1 {cast Num {id 2}}}
+</code>
+En tiempo de ejecución, tal como en el caso en Java, puede ocurrir que el elemento casteado no retorne un Num. Para evitar que la maquina terminare con un SEGFAULT se hace una válida dinámica en la máquina para un cast.
+  - Implemente la función ''%%(typeof-with-cast expr)%%'' que recibe un nodo del AST y retorna el tipo correspondiente a él o falla en caso de que la expresión no sea válida. Considere que ''%%(typeof-with-cast expr)%%'' se comporta igual que la función ''%%(typeof-with-sub expr)%%'' de la pregunta anterior, salvo que ahora trabajará con casts. Además:
+    * Añada ''%%cast%%'' a la gramática y al AST de expresiones
+    * Modifique las funciones ''%%parse%%'' y ''%%deBruijn%%''  para soportar el nuevo nodo ''%%cast%%'' <code scheme>
+> (parse '{cast Num #f})
+(cast (TNum) (bool #f))
+</code>
+  - Actualice la función ''%%çompile%%'' para que genere un ''%%CHECKCAST%%'' para un expresión ''%%cast%%''. <code scheme>
+> (compile (parse '{cast Num (and #t #f)}))
+(list (BOOL_CONST #f) (BOOL_CONST #t) (AND) (CHECKCAST (MTNum)))
+</code>
+  - Implemente la función ''%%(typed-compile s-expr)%%'' que se encarga de todo el proceso de generación de código desde una ''%%S-Expr%%'', considerando el parsing, la nueva validación de tipos, la transformación con índices De Bruijn y el paso a listas de instrucciones que considera incluir la instrucción ''%%(CHECKCAST type)%%'' para hacer validación dinámica de tipos.
+==== Casts para funciones ====
+El siguiente ejemplo no se puede ejecutar actualmente pues el sistema de tipos lo rechaza. <code scheme>
+{with : Bool {id : (Any -> Any)
+                           {fun {x : Any} : Any x}}
+                {with : Bool {g : ((Bool -> Bool) -> Bool)
+                                {fun {f : (Bool -> Bool)} : Bool {f #t}}}
+                      {with : Bool {f : (Bool -> Bool)
+                                      {fun {x : Bool} : Bool x}}
+                            {g {id f}}}}}
+</code>
+Esto sería solucionable si pudiésemos también castear funciones de la siguiente la forma: <code scheme>
+{cast (Bool -> Bool) {id f}}
+</code>
+Teniendo una forma de castear funciones, podemos hacer que el sistema de tipos acepte el código anterior.
+<code scheme>
+{with : Bool {id : (Any -> Any)
+                          {fun {x : Any} : Any x}}
+               {with : Bool {g : ((Bool -> Bool) -> Bool)
+                               {fun {f : (Bool -> Bool)} : Bool {f #t}}}
+                     {with : Bool {f : (Bool -> Bool)
+                                     {fun {x : Bool} : Bool x}}
+                           {g {cast (Bool -> Bool) {id f}}}}}}
+</code>
+Para que la máquina sea capaz de realizar un cast entre funciones, debe implementar la función ''%%(m-subtype? mT1 mT2)%%'' del fichero machine.rkt. La función ''%%m-subtype?%%'' evalúa a ''%%#t%%'' si ''%%mT1%%'' es subtipo de ''%%mT2%%'' incluyendo la noción de subtipos entre funciones <code scheme>
+> (m-subtype? (MTFun (MTNum) (MTNum))
+              (MTFun (MTNum) (MTAny)))
+#t
+</code>