Term-Darstellungen

Zugelassene Arten: Atome/Booleans, beliebige Ganzzahlen, endliche binary64- Gleitkommazahlen, Tupel, echte/unechte Listen und Zeichenketten, Maps, Bitstrings und gewöhnliche Tupel-Records; native Records (native Records); Funs (Funktionswerte); lokale Pids, Ports und Referenzen (unten, Ports). Wortkodierungen stehen in abi.md.

Besitz

• Zusammengesetzte Werte leben im Heap ihres Prozesses (Runtime). Prozesszeiger benennen immer Objektanfänge. Die Zulassung prüft den Besitz: Das Wort zeigt, wortausgerichtet, unterhalb des oberen Endes des Heap-Blocks des Prozesses oder eines seiner Fragmente, und der Header (oder die Cons-Zelle) dort passt zu seinem Tag (Zulassung). Fremde und veraltete Wörter werden ohne jeden Ladezugriff abgewiesen. Art und Umfang werden aus dem Header dekodiert.
• Ein Host-Term für einen Heap-Wert ist ein rohes getaggtes Wort, gültig bis zur nächsten Speicherbereinigung seines Heaps (Wurzeln); er hält den Heap-Speicher nicht fest. Nach dem Abbau des Kontexts liefert ein Zugriff expired_context; nach einer späteren Speicherbereinigung stale_term. Terme können immer sicher zerstört werden.
• Die Konstruktion validiert Kinder, reserviert, initialisiert und veröffentlicht dann in einem Schritt; ein Fehlschlag macht Speicher und Zähler rückgängig.
• Term::from_word(word) lässt nur besitzerunabhängige Immediates zu; Term::from_word(word, context) lässt zusätzlich Atome und Heap-Terme dieses Kontexts zu. Die Übergabe innerhalb desselben Heaps bewahrt die Identität. copy_to/ProcessHeap::add kopieren einen Graphen eines anderen Prozesses derselben Runtime samt seiner gemeinsamen Teile; Term-Fabriken weisen fremde Eingaben mit wrong_owner ab (Kopieren zwischen Heaps).
• Zellen leben, bis eine explizite Speicherbereinigung sie als unerreichbar erkennt, oder bis zum Abbau des Heaps.

Atome

• Pro Runtime eine AtomStorage, verzögert interniert nach exakter UTF-8-Schreibweise, ohne Normalisierung oder Verdrängung. RuntimeOptions::max_atoms 1..2^26, Standard 2^20; Modul- und Exportnamen zählen mit. Bereits vorhandene Schreibweisen gelingen auch bei voller Kapazität.
• Bis zu 255 Unicode-Skalare; leere Atome, NUL und Zeichen aus den Zusatzebenen sind erlaubt; fehlerhaftes/überlanges/Surrogat-UTF-8 wird abgewiesen.
• Nutzdaten stammen aus einem prozessweiten Zähler, sodass das Atomwort einer fremden Runtime erkennbar ist. 32-Bit-Prozesse haben insgesamt 2^26 Identitäten über ihre gesamte Lebensdauer.
• Host-Atom-Terme halten die Schreibweise fest und überleben den Abbau der Runtime. Ein Atom zwischen Runtimes zu bewegen heißt, atom_utf8() im Ziel zu internieren.
• Booleans sind die Atome true/false.
• Internieren und Nachschlagen sind sicher gegenüber nebenläufigen Scheduler-Workern (Threads); eine Schreibweise behält ein Wort.

Ganzzahlen

• Werte, die in die 28/60-Bit-Nutzdaten des Ziels passen, sind Immediates; größere sind unveränderliche Zellen mit Vorzeichen und Betrag. Null und kleine Werte werden immer zu Immediates normalisiert. Literale werden nicht auf die Host-Breite verengt.
• Generierte +, -, * versuchen bei zwei Immediates einen Inline-Schnellpfad (Berechnung in doppelter Breite mit expliziten Grenzen), andernfalls rufen sie den Runtime-Dienst auf.
• div schneidet in Richtung null ab; rem übernimmt das Vorzeichen des Dividenden; bitweise Operationen verwenden unendliches Zweierkomplement; negative Verschiebungsweiten kehren die Richtung um; riesige Rechtsverschiebungen sättigen auf 0 oder -1.
• Fehler: falsche Operanden und Divisor null → badarith; abs/1 → badarg.
• Grenzen: wie in ERTS ein Betrag von höchstens BIG_ARITY_MAX Wörtern: 4.194.240 Bit auf 64-Bit-Zielen (65.535 Wörter), 4.194.272 auf 32-Bit (131.071 Wörter); der Dezimaltext folgt daraus (1.262.593 bzw. 1.262.602 Ziffern). Ein größeres arithmetisches Ergebnis löst in einem Rumpf error:system_limit aus (ValueOutcome::system_limit, ABI) und lässt einen Guard fehlschlagen; ein Ganzzahlsegment, das einen größeren Wert extrahiert, matcht nicht. Der Compiler weist ein Literal über 4.194.240 Bit ab (illegal integer, wie der Scanner von OTP) und ebenso ein konstantes Muster darüber (illegal pattern).

Gleitkommazahlen

• IEEE-binary64-Bits werden der Runtime als acht Bytes in Netzwerk-Bytereihenfolge übergeben; NaN und Unendlich werden abgewiesen. Kein Fast-Math.
• + - * bleiben bei zwei Ganzzahlen exakt; jeder Gleitkomma-Operand verwendet binary64. / konvertiert immer beide. Nicht endliche Ergebnisse und Divisoren null → badarith.
• float/1 rundet zur nächsten geraden Zahl; round/1 rundet bei Gleichstand von null weg; trunc, floor, ceil geben beliebige Ganzzahlen zurück. Ungültige Operanden → badarg.
• Exakte Gleichheit unterscheidet 1 von 1.0 und 0.0 von -0.0; der numerische Vergleich vergleicht den exakten ganzzahligen Teil und den Bruchteil der Gleitkommazahl, ohne die Ganzzahl je zu runden. min/max geben bei Gleichstand den ersten Operanden zurück.

Tupel, Listen, Zeichenketten

• Tupel: Stelligkeits-Header + Felder. Cons: Kopf- und Restwort. {} und [] sind Immediates. Zeichenketten sind Listen von Codepoints. Listen haben keine Längengrenze außer dem Speicher (ein optionales Heap-Budget eingeschlossen). Tupel fassen bis zu 16.777.215 Elemente (MAX_TUPLE_ARITY, OTPs MAX_ARITYVAL); Konstruktoren melden ein größeres als resource_limit, Builtins werden badarg auslösen.
• Dienste: hd, tl, length, tuple_size, size, einsbasiertes element.

Maps

• Unveränderliche Tabellen, sortiert nach exakter Schlüsselordnung. Doppelte Schlüssel bei der Konstruktion behalten den letzten Wert. Die Konstruktion sortiert die Schlüssel (O(n log n) Vergleiche; bereits aufsteigende Schlüssel werden nur geprüft); Aktualisierungen fügen per binärer Suche ein. Keine Größen- oder Arbeitsgrenze außer dem Speicher, wie in OTP; auf 32-Bit-Zielen begrenzt die Wortanzahl des Headers eine Map auf 2^24 - 1 Einträge (resource_limit). Ganzzahl- und Gleitkommaschlüssel unterscheiden sich (auch 0.0 gegenüber -0.0, auch verschachtelt).
• Aktualisierungen mit K := V erfordern den Schlüssel; K => V fügt ein oder ersetzt. Aktualisierungen bereiten eine neue Tabelle vor und veröffentlichen sie einmal.
• Fehler im Rumpf: {badmap, M}, {badkey, K}; Guards weisen stattdessen ab.
• Dienste: is_map, map_size, map_get, is_map_key, Konstruktion, Aktualisierung.

Bitstrings

• Gepackt, MSB zuerst, mit exakter Bitlänge und genulltem Padding. Bis zu 64 Bytes liegen inline in einem auf die Daten zugeschnittenen Heap-Binary; größere Werte verwenden einen gemeinsamen unveränderlichen Puffer außerhalb des Heaps, auf den Off-Heap-Binary-Zellen verweisen, die sich extrahierte Reste teilen. Der Puffer wird einmal dem erzeugenden Prozess angerechnet. Es gibt keine Größengrenze außer einem optionalen Heap-Budget des Prozesses; Ganzzahlsegmente werden geschrieben, ohne eine Ganzzahl in der Breite des Segments aufzubauen.
• Die Konstruktion bereitet alle Segmente vor dem Veröffentlichen vor. Ganzzahlsegmente werden abgeschnitten; die native Bytereihenfolge stammt aus dem Datenlayout des Ziels.
• Gleitkommasegmente: Breiten 16/32/64; die Konstruktion darf Unendlich kodieren, das Matching weist aber unendliche/NaN-Felder ab. Gleitkomma-Matches der Breite null extrahieren 0.0.
• UTF-8/16/32-Segmente validieren Skalare, Surrogate und Abschneidung.
• Das Matching rückt einen expliziten Bit-Cursor nur bei Erfolg vor; :all als explizite Größe ist ungültig.
• Dienste: is_binary, is_bitstring, bit_size, byte_size (rundet auf), size (rundet ab), binary_part/2,3. Fehler → badarg.

Records

• Gewöhnliche Records werden zu Tupeln {Tag, Fields...} expandiert. Deklarationen müssen vor der Verwendung stehen; Duplikate, unbekannte Felder, Vorwärts-/Selbstreferenzen und ungültige Wildcard-Felder sind Fehler.
• Die Konstruktion wertet Felder in Deklarationsreihenfolge aus: expliziter Wert, sonst _ = V-Wildcard-Standardwert, sonst deklarierter Standardwert, sonst undefined. Jeder Standardwert wird pro Verwendung separat ausgewertet.
• Muster prüfen Stelligkeit und Tag, dann nur die aufgeführten Felder. #r.f ist der einsbasierte Index (Tag an Position 1).
• Feldzugriff prüft Stelligkeit und Tag; ein Fehlschlag ist {badrecord, V} in Rümpfen und eine Abweisung in Guards.
• is_record(V, r) verwendet die deklarierte Stelligkeit. is_record/3 braucht ein Atom-Tag und eine ganzzahlige Stelligkeit (nicht positiv → false; falsche Typen → badarg); ein Atom als drittes Argument ist die Abfrage für native Records und gibt false zurück. Guards erfordern literale Argumente.
• Die Aktualisierung Expr#r{f = V, ...} wertet die neuen Werte in Quelltextreihenfolge aus, dann Expr, prüft dann Stelligkeit und Tag ({badrecord, Value} bei Abweichung, auch für Expr#r{}) und baut ein neues Tupel; die übrigen Felder werden kopiert. _ = V wird in Aktualisierungen abgewiesen; Aktualisierungen sind in Mustern und Guards unzulässig.
• record_info(fields | size, r) wird zur Compile-Zeit zur Liste der Feldnamen oder zur Tupelgröße expandiert. Beide Argumente müssen literale Atome sein und r ein zuvor deklarierter Tupel-Record; in Guards ist es unzulässig, und ein lokales record_info/2 wird als bereits definiert abgewiesen.
• Native Records: native Records (lokale, qualifizierte, importierte und anonyme Formen).

Pids und Referenzen

Plan 11 step 42. self/0 gibt die Pid des aufrufenden Prozesses zurück, make_ref/0 eine neue Referenz; pid_to_list/1 und ref_to_list/1 geben ihren Text zurück.

• Eine Pid ist ein Immediate-Wort (niedrigste vier Bits 0x3), das die Nummer des Prozesses enthält. Nummern stammen aus einer prozessweiten Sequenz und werden nie wiederverwendet, sodass eine Runtime ein Pid-Wort nur zulässt, wenn sie diese Nummer vergeben hat: ein gefälschtes Wort (nie vergeben) oder die Pid einer anderen Runtime ist wrong_owner. Die Pid eines beendeten Prozesses bleibt ein gültiger Term, wie in OTP. 32-Bit-Ziele haben 2^28 Nummern pro Programmlauf, 64-Bit-Ziele 2^60; einen Prozess darüber hinaus zu erzeugen schlägt mit resource_limit fehl.
• Ein Port (plan step 57B) ist ein Immediate-Wort (niedrigste vier Bits 0x7), das seine Nummer aus einer eigenen, nie wiederverwendeten Sequenz enthält, und wird wie eine Pid zugelassen; er wird als #Port<0.N> ausgegeben und ordnet sich zwischen Funs und Pids ein (Ports).
• Eine Referenz ist eine Heap-Zelle (reference: Header plus eine nicht verfolgte 64-Bit-Nummer), die wie jeder Heap-Term zugelassen wird: nur in ihrem eigenen Prozess, als Host-Term veraltet nach einer Speicherbereinigung, zwischen Prozessen als Wert kopiert. Nummern stammen aus einem prozessweiten Zähler, sodass jede Referenz eines Programmlaufs eindeutig ist.
• Die Ausgabe folgt den lokalen Identitäten von OTP: eine Pid als <0.N.S> (N die niedrigsten 28 Bits ihrer Nummer, S der Rest), eine Referenz als #Ref<0.A.B.C> (C die niedrigsten 18 Bits ihrer Nummer, B die nächsten 32, A der Rest), sowohl im ~w- als auch im Display-Stil. Pids sind nach Nummer geordnet, Referenzen nach Nummer, sodass spätere Referenzen eines Programms nach früheren eingeordnet werden.

Vergleich und Ordnung

Iterativ ohne Arbeitsgrenze, wie in OTP: Nur der Speicher für ausstehende Paare begrenzt einen Vergleich, Schlüsselsuchen in Maps eingeschlossen, und identische Wörter sind ohne Durchlauf gleich. Byteausgerichtete Bitstrings vergleichen ganze Bytes auf einmal. Ordnung: Zahlen < Atome < Referenzen < Funs < Pids < Tupel < native Records < Maps < nil < Listen < Bitstrings (für die Ordnung untereinander siehe Funs). Atome werden nach UTF-8-Schreibweise verglichen (Codepoint-Reihenfolge); Tupel nach Stelligkeit, dann Feldern; Maps nach Größe, dann Schlüsseln, dann Werten; Bitstrings nach logischen Bits.

Ausgabe

format_term (output.hpp) stellt jeden zugelassenen Term in einem von zwei OTP-Stilen dar. Ganzzahlen, Tupel (Records sind Tupel) und Verschachtelung sehen in beiden gleich aus.

• Maps werden in Reihenfolge der Map-Schlüssel ausgegeben (maps:iterator(M, ordered), wie OTP ~kw). Das Standard-~w von OTP und erlang:display/1 folgen stattdessen dem internen Layout: Atomtabellen-Reihenfolge für Atom-Schlüssel kleiner Maps (sie variiert zwischen VM-Läufen) und Hash-Reihenfolge über 32 Schlüssel. Clause bildet diese Reihenfolge nicht nach.
• Die Darstellung ist iterativ, daher ist die Tiefe nur durch den Term begrenzt. Der Text ist standardmäßig auf 64 MiB begrenzt; wird das überschritten (etwa durch einen vielfach geteilten Teilterm), schlägt sie mit resource_limit fehl und liefert keinen Teiltext.
• Goldens: runtime_printing vergleicht beide Stile mit OTP für 9.542 Werte (alle Korpusergebnisse plus selbst verfasste Grenzfälle); Display-Zeilen, deren OTP-Map-Reihenfolge intern ist, werden übersprungen (Fixtures).