## Types cross languages
https://hackmd.io/@dannypsnl/BJZ6QoGd3
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### Company
![company](https://kagi.com/proxy/wvsrvfxaaraurudwqig0?c=IAd3-h69ZHgd2ftMHRfkhoyvi_1UEkPcHPHtXd-TwaShr68HHzT21ZkLtC6bt5O4IZiHv0jUCYXHPyx0J7MMTpAmrmXuhdEaj_MUj7_5HWiTxYl-EJ054nmVpL9G0RlHJ4q5xd97fgWw0ebX1HmrKw3t2jH1_CpHrP06hcapqsD_iVKczsupIyvRXbFKXwNK "secondstate" =200x200)
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什麼是 WASI？為什麼需要它？
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因為 wasm 只是一堆指令，實際上什麼都不能做
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### wasm system interface
- 提供操作檔案等等系統功能的介面
- 是一個標準 subgroup
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### 那跟 component model 什麼關係？
WASI 想使用 component model 來定義介面，具體來說是指 wasm interface types
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### Component model
- 提供跨語言的介面型別（wasm interface types）
- 對介面型別提供統一的 ABI
- 提供實例連結功能：參數化模組
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### Component model 的未來
- 描述跨語言的資源控制(linear type)
- 描述跨語言的計算(effect system)
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但跨語言的型別很難很難
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### 各語言的指標都是不同的東西
1. 有 gc 的語言的指標通常是一個結構，塞滿各種 gc 需要的資訊
2. 明面上沒有指標的語言也要考慮它 call-by-name/value/???
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更不用說每個語言的物件編碼都不一樣
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而且除開指標的型別必須有無循環的佈局，這樣才能攤開成 wasm 內建的型別來交換
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#### 把指標做成一樣的東西：Resource
1. 有自己對應的 linear type 規則
1. own
2. borrow
2. 但...
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就算做成一樣的東西也要處理跨越邊界的問題
wasm 的不同 instance 有獨立的記憶體
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拿到另一個 wasm instance 的指標 be like
```graphviz
digraph {
compound=true
node [fontname="Source Sans Pro", fontsize=15]
subgraph {
a -> b
a -> c
}
subgraph {
a1 [label="a", color="red"]
a1 -> b [color="red"]
a1 -> c [color="red"]
}
}
```
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那全部移過來不好嗎？
```graphviz
digraph {
compound=true
node [fontname="Source Sans Pro", fontsize=15]
subgraph {
a [label="a", color="red"]
b [label="b", color="red"]
c [label="c", color="red"]
a -> b [color="red"]
a -> c [color="red"]
}
}
```
1. 成本太高了
2. 可能只需要其中一個
3. 循環指標？
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此外，目前 Resource 的 own/borrow 也有問題
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### 規則
1. own 可以被移動給另一個 own 或是借用給另一個 borrow
2. own 不可以在借出時消失（被移動或是丟棄）
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前面的規則在同步程式下大致上沒有問題，在非同步程式下則有特別多問題
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```zig
f : func(x: borrow A) -> B
const x : own A = newA()
spawn f(x)
return
```
`x` 可能還沒歸還，所有方就結束並回收 `x` 了
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借出去的同時移動
```zig
g : func(x: own A) -> B
spawn g(x)
spawn f(x)
```
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借用方進入無限迴圈（在同步程式下一樣有問題）
```rust
g : func(x: borrow A) -> B {
g(x)
}
```
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由於 component model 不提供靜態檢查的機制，所以上述違反規則的程式都會陷入 trap 狀態，runtime 要提供錯誤回報
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但這些錯誤相當難追蹤跟溯源，所以我本來提案了一個簡單的靜態檢查機制
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規則一、移動在非同步語境下被檢查器排到最前面先操作
```zig
spawn f(x)
spawn g(x)
```
舉例來說，對上面的程式檢查器會先套用 `g` 對 context 中 `x` 的影響，才套用 `f` 的，因此會顯示試圖借用已移動的資源的錯誤訊息
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規則二、需等待非同步的借出歸還才能退出
```zig
// x : own T
const t1 = spawn f(x)
// x : borrow T
join(t1)
return
```
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但因為有可能借用方只是要用一下就要進入無限迴圈，這樣的程式應該也要被接受，所以也可以引入一個新操作 `payback` 表示借用終止
```zig
payback x
```
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借出方只需要等待此操作發出的非同步訊號即可，為此也需要一個新操作來描述這種行為
```rust
const t1 = spawn f(x)
reclaim t1
```
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靜態檢查就需要跟蹤某種 source code，但是是哪個 source code 呢？C++, Rust 等編寫語言？還是 wasm 這個目標語言？
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另外非同步機制 stack switching 還在 phase 1
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所以最後決定今年暫時移除 own/borrow 型別
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後續要考慮的問題：移動整個 resource 不好，那我們可以需要用的時候再移動該部分嗎？
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可能的方案
1. 照樣套用完全 move 語義，但執行時用 lazy move
2. 加入一些操作處理「部分 own/borrow」
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### 模組化
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interface description language(IDL):
wasm interface types
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簡單的想法：每個 wasm instance 都配備一個 `.wit` 檔案
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實際上 component model 複雜得多
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component model 的模組化
1. interface: signature
2. component: unit
3. world: unit linking
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```typescript
interface foo {
import console
f: func() -> ...
export f
}
```
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```typescript
world default {
import foo (console := Js.console)
}
```
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### 什麼是 effect？
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### effect 表示計算需要的權限
1. 網路操作存取本機對外的介面
2. 檔案操作存取檔案系統
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案例
```scala
def foo(using IO) : Unit
println("Hi")
```
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問題：effect polymorphism
```scala
def foo(using Console, f : (using Console, A) -> B) : C
def foo(using FS, f : (using FS, A) -> B) : C
```
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Odersky 2021
Scoped Capabilities for Polymorphic Effects
```scala
def foo(using CanThrow[E], x : A) : B
def map(l : List[A], f : A => B) : List[B]
catch {
[...].map(foo)
} (err : E) => ...
```
https://arxiv.org/pdf/2207.03402.pdf
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基於上面的 polymorphic 解法，我們區分
1. 可消除的 effect
2. 不可消除的 effect
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可消除案例：`CanThrow[E]`
```scala
catch {
...
} (err : E) => ...
```
`catch` 中可以擲出 `E`
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不可消除案例：Console
```scala
def foo(using Console) : A
def bar() : A
foo()
```
:x:
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effect 之間有偏序關係，例如
1. `State -> Reader`
2. `State -> Writer`
3. `IO -> FileSystem -> ReadOnlyFS`
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整體
```graphviz
digraph {
compound=true
node [fontname="Source Sans Pro", fontsize=15]
c [label="Console"]
fs [label="FileSystem"]
net [label="Network"]
io [label="IO"]
w [label="Writer[T]"]
r [label="Reader[T]"]
s [label="State[T]"]
e [label="CanThrow[E]"]
rof [label="Readonly Filesytem"]
wof [label="Writeonly Filesytem"]
s -> w
s -> r
io -> c
io -> fs
io -> net
fs -> rof
fs -> wof
}
```
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### 問題
1. 怎麼跟 stack switching 結合(concurrency)？
2. component model 對 effect 的描述？
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End
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