プログラミング言語 D

概要

Dは、高水準で多様なパラダイムを持つプログラミング言語で、効率的な低水準プログラミング機能と高水準の便利な機能を組み合わせており、幅広いアプリケーションに適しています。CおよびC++の現代的な代替手段を提供するように設計されており、パフォーマンスを犠牲にすることなく強力な抽象化と機能を提供します。Dは、命令型、オブジェクト指向、関数型プログラミングスタイルをサポートしており、開発者は自分のニーズに最も適したアプローチを選択できます。

歴史的側面

創造と進化

Dは、1990年代後半にウォルター・ブライトによって彼の会社であるデジタル・マーズで創造されました。この言語は、CおよびC++の進化として最初に開発され、生産性とパフォーマンスの向上を目指しました。最初の公開リリースは2001年に行われ、言語が成熟するにつれて、Java、C#、Pythonなど他の言語からの機能や概念を取り入れました。

他の言語からのインスピレーションと関係

Dは、さまざまなプログラミング言語からインスピレーションを受けており、その機能を調整して多用途な環境を作り出しています。低水準のメモリ管理にはCおよびC++の要素を取り入れ、ガーベジコレクションやオブジェクト指向プログラミングにはJavaおよびC#の要素を取り入れています。Dは、パフォーマンスと安全性に重点を置くGoやRustなどの言語とも関連しています。

現在の状況

2023年10月現在、Dは進化を続けており、D言語財団と活発なコミュニティによって維持されています。共同開発により、機能の強化や他の言語との相互運用性の向上が実現されています。Dは、システムソフトウェア、ゲーム開発、高パフォーマンスを必要とするアプリケーションにますます採用されています。

構文の特徴

強い静的型付け

Dは強い静的型付けを特徴としており、開発者がコンパイル時にエラーを検出できるようにしています。例えば:

int x = 10;
string y = "Hello, World!";

自動メモリ管理

Dにはガーベジコレクタが含まれており、開発者は手動でのメモリ管理作業から解放されます。これは次のように示すことができます:

void main() {
    auto str = new string("Welcome to D");
    writeln(str);
}

テンプレートメタプログラミング

Dは強力なテンプレートメタプログラミング機能をサポートしており、ジェネリックプログラミングを可能にします。以下はシンプルなテンプレートの例です:

T max(T)(T a, T b) {
    return a > b ? a : b;
}

ミキシン

Dのユニークな機能はミキシンであり、コンパイル時にコードを注入することができます:

mixin template AddFunction {
    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

class MyClass {
    mixin AddFunction;
}

第一級関数

Dは関数を第一級市民として扱い、関数を簡単に渡すことができます:

void main() {
    auto add = (int a, int b) { return a + b; };
    writeln(add(5, 3));
}

マルチスレッドサポート

Dはマルチスレッドのための組み込みサポートを提供し、並行プログラミングを簡素化します:

import core.thread;

void run() {
    // スレッド作業
}

void main() {
    auto t = new Thread(&run);
    t.start();
    t.join();
}

Nullable型

DはNullable型をネイティブにサポートしており、初期化されていない変数を扱う際の安全性を向上させます:

void main() {
    int? maybeInt = null;
    if (maybeInt !is null) {
        writeln(maybeInt);
    }
}

同期関数

Dはスレッドセーフを簡単に管理するための同期関数を提供します:

synchronized void safeFunction() {
    // スレッドセーフなコード
}

属性システム

Dには、関数、クラス、変数にメタデータを追加するための柔軟な属性システムがあります:

@safe void main() {
    // 安全なコード
}

組み込みユニットテスト

Dは組み込みのユニットテストをサポートしており、コードのテストを容易にします:

import std.stdio;
import std.unittest;

void test_example() {
    assert(1 + 1 == 2);
}

unittest {
    test_example();
}

開発者ツールとランタイム

コンパイラとインタプリタ

Dにはいくつかのコンパイラがあり、最も注目すべきはDMD(D Digital Mars Compiler)、LDC(LLVM D Compiler)、GDC(GNU D Compiler)です。これらのコンパイラは異なるバックエンドと最適化をサポートしており、プロジェクトのニーズに応じた柔軟性を提供します。

統合開発環境(IDE)

Dの人気のあるIDEには、D拡張機能を持つVisual Studio Code、Code::Blocks、DDT(D Development Tools)を持つEclipseがあります。これらのIDEは、構文ハイライト、コード補完、デバッグツール、統合ビルドシステムのサポートを提供します。

プロジェクトのビルド

Dプロジェクトをビルドするために、開発者は通常dubビルドツールを利用し、依存関係管理とプロジェクト設定を処理します。基本的なビルドは次のコマンドで実行できます:

dub build

このコマンドは、dub.jsonまたはdub.sdlファイルに定義された設定に基づいてプロジェクトをコンパイルします。

アプリケーション

Dはさまざまな分野で使用されています:

高パフォーマンスで信頼性の高いソフトウェアを生産する能力により、パフォーマンスが重要なアプリケーションに適した選択肢となっています。

関連言語との比較

Dの設計は、いくつかのプログラミング言語と類似点や対比を持っています:

CおよびC++

DはCおよびCと同様の低水準機能を提供しますが、自動メモリ管理やより現代的な構文などの機能があります。Cとは異なり、Dはシンプルさと使いやすさに重点を置いています。

JavaおよびC#

DはJavaやC#のようにガーベジコレクションをサポートしていますが、パフォーマンスが重要なアプリケーションのために手動メモリ管理も可能です。Dはまた、JavaやC#のジェネリクスに比べてC++により近い機能であるテンプレートをサポートしています。

Python

Pythonは使いやすさと迅速な開発に優れていますが、Dのパフォーマンスは高速度と低水準アクセスを必要とするシナリオで際立っています。Dの機能、例えば第一級関数やミキシンは、パフォーマンスを維持しながらPythonに近い表現力を提供します。

GoおよびRust

Goはシンプルさと並行性を強調しますが、いくつかの低水準制御を犠牲にしています。Rustはメモリ安全性と並行性に焦点を当てていますが、学習曲線が急です。Dは中間的な立ち位置を占めており、パフォーマンスと安全な並行性機能の両方を提供します。

RubyおよびPHP

RubyとPHPはウェブ開発における使いやすさを重視して設計されていますが、Dはパフォーマンスとシステムレベルのプログラミングをターゲットとしています。Dは速度が重要なバックエンドサービスに使用できます。

ソースからソースへの翻訳のヒント

DはCの近似表現を持つため、ソースからソースへのコンパイルのターゲットとして機能することができます。d2cのようなツールを利用することで、開発者はDコードをCに変換し、Cライブラリとの相互運用性を高め、既存のCプロジェクトにDを統合しやすくします。

既存のソースからソースへのコード翻訳ツール