ジェネリクスの実装方式
言語処理系がジェネリクス(総称型)をコンパイラ・ランタイムレベルでどう実現するかには、大きく分けて2つの極と、それらを折衷したハイブリッド方式がある。
- 単態化(monomorphization) — 型ごとにコードを複製する方式。C++・Rustで採用。実行速度は速いがバイナリサイズが肥大化しやすい。
- 辞書渡し(dictionary passing) — コードは1本にまとめ、型ごとの違いを実行時に「辞書」として渡す方式。Haskellの型クラスで採用。バイナリサイズは小さいが実行時オーバーヘッドがある。
- GoジェネリクスのGC Shape Stenciling — GCから見た型の形状(shape)が同じ型同士で機械語本体を共有しつつ、型固有の違いは辞書経由で渡すハイブリッド方式。Go 1.18で採用。
- Javaの型消去(type erasure) — コンパイル時に型パラメータを消し去り、単一のバイトコードにまとめる方式。単態化・辞書渡しのどちらとも異なり、実行時に型情報自体を持たない。Java 5で採用。
この4方式のトレードオフは、Russ Coxが2009年に整理したThe Generic Dilemma「遅いプログラマ・肥大化したバイナリ・遅い実行時のどれを選ぶか」という問いに遡る。
理論・実測面の関連ノートとして、単態化の型安全性を形式的に証明したFeatherweight Go、3方式を実測比較したGeneric Go to Goがある。