Вбудовані функції

План 11, step 36 (2026-10-07): робочий міст вбудованих функцій (builtins). Вбудовані функції — це функції erlang, які runtime реалізує мовою C++. Runtime реєструє їх за модулем, функцією та арністю; згенерований код досягає їх безпосередньо, через динамічні виклики та як значення fun.

Які вбудовані функції існують

Каталог мосту abi::v1::bridge_builtins (builtins.hpp) перелічує кожну вбудовану функцію, яку знають і компілятор, і runtime:

• guard BIF: перевірки типів (is_atom/1 … is_tuple/1, is_function/1,2), abs/1, bit_size/1, byte_size/1, ceil/1, element/2, float/1, floor/1, hd/1, length/1, map_get/2, map_size/1, is_map_key/2, max/2, min/2, round/1, size/1, tl/1, trunc/1, tuple_size/1, binary_part/2,3;
• оператори як функції: порівняння, not/1, and/2, or/2, xor/2, арифметичні та побітові оператори (erlang:'+'/1,2 …);
• display/1, halt/0,1, error/1,2,3, exit/1, throw/1, raise/3 і function_exported/3;
• доступ до термів (step 37 плану): setelement/3, make_tuple/2,3, tuple_to_list/1, list_to_tuple/1 і спискові оператори '++'/2 та '--'/2 (A ++ B, A -- B понижуються до них);
• перетворення (step 38 плану): atom_to_list/1, list_to_atom/1, integer_to_list/1,2, list_to_integer/1,2, float_to_list/1,2, binary_to_list/1, list_to_binary/1, iolist_to_binary/1 (term_to_binary/1 не вибрано);
• консольний вивід (step 40 плану): io:format/1,2 і io:put_chars/1, перші вбудовані функції іншого модуля (io);
• ідентичності процесів (step 42 плану): self/0, make_ref/0, pid_to_list/1 і ref_to_list/1 (pid і посилання);
• процеси (step 43 плану): spawn/1,3 і is_process_alive/1 (процеси); зв'язки та сигнали виходу (step 48): spawn_link/1,3, link/1, unlink/1, exit/2, exit_signal/2, process_flag/2 (зв'язки); монітори (step 49): spawn_monitor/1,3, monitor/2, demonitor/1,2 (монітори); зареєстровані імена (step 50): register/2, unregister/1, whereis/1, registered/0 (зареєстровані імена);
• повідомлення (step 45 плану): '!'/2 (оператор !) і send/2 (повідомлення).

Записи лише дописуються в кінець: індекс запису — це число, яке згенерований код передає сервісу мосту. Кваліфікований виклик вбудованої функції з каталогу, що належить іншому модулю (io:format(F, A)), також викликає міст. Інші функції erlang зберігають свою діагностику: прямий виклик невідомої дає unknown module erlang, а fun erlang:F/A або fun F/A для guard BIF поза каталогом (node/0) і fun erlang:apply/2,3 повідомляють про недоступну можливість dynamic calls.

Як виклики їх досягають

• fun F/A для автоімпортованої вбудованої функції, яку модуль не визначає і не приглушує (-compile({no_auto_import, ...})), — це зовнішній fun erlang:F/A, як в OTP: fun abs/1 =:= fun erlang:abs/1, і він друкується як fun erlang:abs/1. halt/0,1, setelement/3, tuple_to_list/1, list_to_tuple/1, перетворення, вбудовані функції процесів і вбудовані функції портів open_port/2, port_close/1, port_command/2,3, port_connect/2, port_control/3, port_to_list/1, list_to_port/1 автоімпортуються, як в OTP; display/1, raise/3, function_exported/3, make_tuple/2,3, port_info/1,2, port_call/2,3 і ports/0 потребують префікса erlang: (порти).
• Вбудована функція має FrameDescriptor з порожнім (null) тілом (BuiltinFrame). Вхід у неї (CLAUSE_enter_v1, CLAUSE_tail_v1) не додає фрейму: вбудована функція працює з регістрами, а її результат повертається в тіло викликача, тож вбудована функція у хвостовій позиції повертає керування викликачеві викликача.
• Помилки ті самі, що їх викликає вбудоване пониження в тілі: badarg, badarith для арифметики, system_limit, {badmap, M}, {badkey, K}; raise/3 з недійсним класом або стеком повертає badarg. Вони проходять через перевірений канал невдач, як і кожна помилка сервісу.
• Доступ до термів дотримується правил badarg з OTP: setelement/3 потребує малого цілого індексу в межах кортежу; make_tuple/2,3 — малого розміру в діапазоні 0..16 777 215, а make_tuple/3 — правильного списку пар {Index, Value} у межах розміру (пізніші пари мають перевагу); list_to_tuple/1 — правильного списку; A ++ B — правильного списку A ([] ++ B дає B для будь-якого B, не-список B завершує результат); A -- B — двох правильних списків, де кожен елемент B вилучає перший точно рівний (=:=) елемент A, за O((n + m) log m).
• Перетворення дотримуються OTP:
  • list_to_atom/1 приймає правильний список кодових точок (без сурогатів); 256-й символ дає system_limit ще до перевірки. Заповнена таблиця атомів (--max-atoms) зупиняє програму як невдача runtime (resource_limit, код виходу 70).
  • integer_to_list/2 і list_to_integer/2 приймають малу основу в діапазоні 2..36; цифри друкуються у верхньому регістрі й розбираються в будь-якому. list_to_integer приймає один необов'язковий знак, пропускає початкові нулі, потребує хоча б однієї цифри і викликає system_limit для понад 1 262 611 значущих десяткових цифр (або 4 194 304 у будь-якій основі), щойно його перші цифри дійсні, а також для значення понад межу цілих чисел.
  • float_to_list/1 — це "%.20e"; параметри /2 застосовуються по порядку, і перемагає останній формат: {scientific, D} ("%.*e", від'ємне D дає 6), {decimals, D} (D >= 0; фіксований формат із власним округленням OTP нижче 2^53 і 19 десяткових знаків, compact обрізає кінцеві нулі, також для цілого числа з {decimals, 0} понад 2^53), short (найкоротші цифри для точного відновлення з вибором OTP між фіксованим і науковим форматом). Текст завдовжки 256 байтів або більше дає badarg.
  • binary_to_list/1 потребує binary; list_to_binary/1 — списку, а iolist_to_binary/1 — списку або binary з байтів, binary і вкладених списків, кожен з яких закінчується [] або binary.
• function_exported(M, F, A) викликає badarg, якщо M і F не атоми або A не мале ціле число; вона істинна, коли модуль програми експортує M:F/A або M:F/A є зареєстрованою вбудованою функцією.

Порції

План 11, step 43A (2026-10-08): вбудовані функції, робота яких зростає зі списковим або binary аргументом, виконуються обмеженими порціями, як переривані (trapping) BIF в OTP, тож довга вбудована функція не може завадити виконанню інших процесів (процеси).

• Кожна вбудована функція мосту, яку викликає тіло, викликається як функція і витрачає одну редукцію. Порція може виконати WORK_PER_REDUCTION (16) одиниць роботи на кожну редукцію, що лишилася в кванті часу (щонайменше обсяг однієї редукції): пройдені або побудовані комірки списку, порівняння, байти. Вона оплачує їх із кванта.
• Вбудована функція, у якої лишилася робота, переривається: ProcessStack::trap називає фрейм продовження і кладе терми стану вбудованої функції в регістри, які лишаються коренями; нативний стан (байти, позиції сортування, слова термів, що зберігаються як корені) живе в TrapState стека процесу. Процес поступається виконанням і відновлюється в продовженні в пізнішому кванті. Збирання сміття між порціями переписують регістри і слова стану, як і інші корені.
• Результати, помилки й порядок обчислення такі самі, як при виконанні до кінця. Помилка, виявлена пізно (неправильний хвіст), викликається, коли обхід до неї доходить.
• Виклики з хоста (call_builtin) одразу продовжують кожне переривання.

Інші вбудовані функції виконуються до кінця. Кортежні вбудовані функції (setelement/3, make_tuple/2,3, tuple_to_list/1, list_to_tuple/1) поводяться як в OTP: їхню роботу обмежує межа арності кортежу. Решта перетворень читає вхідні дані, обмежені межами атомів, цілих чисел і чисел із рухомою комою. Форматування через io:format/1,2 виконується до кінця (відмінності). Вбудовані сервіси циклів (кінцеве обертання списку в comprehension) виконуються до кінця як частина циклу.

Типізовані вбудовані функції

План 11, step 41 (2026-10-07): вбудовані функції, що самі перевіряють свої аргументи, — це функції C++ із типізованими параметрами (typed.hpp), Result Function(ProcessContext &, Parameters...), зареєстровані через typed_entry<Function>(module, name) (арність дорівнює кількості параметрів).

• Адаптер допускає кожне слово аргументу по порядку (слово, яким цей процес не володіє, дає відповідну невдачу, а не badarg), потім перетворює кожне на тип свого параметра; невідповідність викликає badarg, і функція не виконується.
• Типи параметрів: Term (будь-який терм, загальний запасний варіант), std::int64_t (мале ціле число), detail::Integer (будь-яке ціле число), double (число з рухомою комою), ListArgument (правильний список і його елементи), TupleArgument, BinaryArgument (байти binary), AtomArgument (його написання).
• Результати: Term, TermResult<Term> (невдале конструювання є невдачею runtime), BuiltinResult<Term> (std::expected з BuiltinFailure) або сире Word, яке функція опублікувала сама. Функція також може кинути BuiltinFailure (помилку Erlang, як-от badarg чи system_limit, або невдачу доступу до терма); call_builtin перетворює кожен інший виняток C++ на out_of_memory або internal_error, тож жоден не перетинає ABI згенерованого коду.
• Родини доступу до термів, перетворень і io, binary_part/2 і function_exported/3 типізовані. Інші вбудовані функції erlang передають свої слова аргументів без перетворення до вбудованих сервісів, які викликає й згенерований код і які їх допускають; вони лишаються адаптерами BuiltinBody на рівні слів.

Реєстрація

• BuiltinRegistry (builtin_registry.hpp), яким володіє CodeServer, відображає точні модуль/функцію/арність на BuiltinFrame. add приймає пакет BuiltinEntry і реєструє або всі, або жодного: порожня назва, понад 255 аргументів, відсутня реалізація або назва, яку вже зареєстровано (або повторено в пакеті), відхиляє пакет, нічого не зберігаючи.
• Під час старту runtime реєструє кожну таблицю з production_builtins() (erlang_builtins(), term_access_builtins(), conversion_builtins(), io_builtins()), більшість записів яких створено через typed_entry, і які разом покривають каталог; пізніші родини додають власні таблиці.
• Тіло читає рівно стільки слів аргументів, скільки становить його арність, і записує помилки в перевірений канал; винятки хоста стають невдачами out_of_memory або internal_error.
• Старіший шлях хоста abi::v1::dispatch_builtin (нативні модулі, зареєстровані хостом за назвою, runtime) є окремим і не змінився.