第10回：loquat - インテリジェントシェル（後編）

～スクリプティングと対話的支援機能の実装～

はじめに

前回解説した基本機能を踏まえ、今回はloquatの高度な機能であるスクリプティング機能と対話的支援機能について解説します。

スクリプティング機能

// スクリプトエンジン
pub struct ScriptEngine {
    vm: VirtualMachine,
    stdlib: StandardLibrary,
    modules: ModuleRegistry,
}

impl ScriptEngine {
    pub async fn execute_script(&mut self, script: &str) -> Result<ScriptOutput> {
        // スクリプトのパース
        let ast = self.parse_script(script)?;
        
        // 最適化
        let optimized = self.optimize_ast(ast)?;
        
        // 実行
        let context = ExecutionContext::new();
        self.vm.execute(optimized, context).await
    }
    
    pub fn register_module<M: Module>(&mut self, module: M) -> Result<()> {
        self.modules.register(module)
    }
}

// スクリプト実行環境
pub struct VirtualMachine {
    stack: Stack,
    heap: Heap,
    register_allocator: RegisterAllocator,
    instruction_set: InstructionSet,
}

impl VirtualMachine {
    pub async fn execute(&mut self, program: Program, context: ExecutionContext) -> Result<ScriptOutput> {
        let mut frame = StackFrame::new(program, context);
        
        while let Some(instruction) = frame.next_instruction() {
            match instruction {
                Instruction::Call(func_id) => {
                    let func = self.instruction_set.get_function(func_id)?;
                    self.call_function(func, &mut frame).await?;
                }
                Instruction::Return => {
                    let result = frame.get_return_value()?;
                    return Ok(ScriptOutput::new(result));
                }
                // 他の命令の処理
            }
        }
        
        Ok(ScriptOutput::default())
    }
}

// スクリプト標準ライブラリ
pub struct StandardLibrary {
    functions: HashMap<String, Box<dyn ScriptFunction>>,
    types: HashMap<String, Box<dyn ScriptType>>,
}

impl StandardLibrary {
    pub fn register_function<F: ScriptFunction + 'static>(&mut self, function: F) {
        self.functions.insert(function.name().to_string(), Box::new(function));
    }
    
    pub fn register_type<T: ScriptType + 'static>(&mut self, type_def: T) {
        self.types.insert(type_def.name().to_string(), Box::new(type_def));
    }
}

プラグイン機構

// プラグインシステム
pub trait ShellPlugin: Send + Sync {
    fn name(&self) -> &str;
    fn version(&self) -> Version;
    
    fn commands(&self) -> Vec<Box<dyn Command>>;
    fn script_modules(&self) -> Vec<Box<dyn Module>>;
    fn completions(&self) -> Vec<Box<dyn Completion>>;
    
    fn initialize(&mut self, context: &PluginContext) -> Result<()>;
}

// プラグインマネージャー
pub struct PluginManager {
    plugins: HashMap<String, Box<dyn ShellPlugin>>,
    loader: PluginLoader,
    context: PluginContext,
}

impl PluginManager {
    pub async fn load_plugins(&mut self, plugin_dir: &Path) -> Result<()> {
        let entries = std::fs::read_dir(plugin_dir)?;
        
        for entry in entries {
            let path = entry?.path();
            if path.extension() == Some(OsStr::new("so")) {
                self.load_plugin(&path).await?;
            }
        }
        Ok(())
    }
    
    async fn load_plugin(&mut self, path: &Path) -> Result<()> {
        let plugin = unsafe {
            self.loader.load_dynamic_library(path)?
        };
        
        plugin.initialize(&self.context)?;
        
        // プラグインの機能を統合
        for command in plugin.commands() {
            self.register_command(command)?;
        }
        
        for module in plugin.script_modules() {
            self.register_script_module(module)?;
        }
        
        self.plugins.insert(plugin.name().to_string(), plugin);
        Ok(())
    }
}

対話的支援機能

// インテリジェントアシスタント
pub struct ShellAssistant {
    context_analyzer: ContextAnalyzer,
    suggestion_engine: SuggestionEngine,
    help_system: HelpSystem,
}

impl ShellAssistant {
    pub async fn provide_assistance(&self, input: &str) -> Result<Assistance> {
        // コンテキストの分析
        let context = self.context_analyzer.analyze(input);
        
        // ユーザーの意図を推測
        let intent = self.detect_user_intent(&context);
        
        match intent {
            Intent::NeedHelp => {
                self.help_system.provide_help(&context).await
            }
            Intent::NeedSuggestion => {
                self.suggestion_engine.get_suggestions(&context).await
            }
            Intent::NeedCorrection => {
                self.suggest_corrections(&context).await
            }
        }
    }
}

// コンテキスト分析
pub struct ContextAnalyzer {
    command_parser: CommandParser,
    history_analyzer: HistoryAnalyzer,
    state_tracker: StateTracker,
}

impl ContextAnalyzer {
    pub fn analyze(&self, input: &str) -> Context {
        let parsed_command = self.command_parser.parse(input);
        let historical_context = self.history_analyzer.analyze(input);
        let current_state = self.state_tracker.get_current_state();
        
        Context::new()
            .with_parsed_command(parsed_command)
            .with_historical_context(historical_context)
            .with_current_state(current_state)
    }
}

実装例：シェルスクリプトエンジンの実装

// シェルスクリプトの例
pub struct ShellScriptExample {
    script_engine: ScriptEngine,
    error_handler: ErrorHandler,
}

impl ShellScriptExample {
    pub async fn run_example(&mut self) -> Result<()> {
        let script = r#"
            # データ処理パイプライン
            def process_data(input_file):
                # ファイルの読み込み
                data = read_file(input_file)
                
                # データの変換
                transformed = data
                    | filter(lambda x: x.status == "active")
                    | map(lambda x: transform_record(x))
                    | sort_by("timestamp")
                
                # 結果の出力
                write_file("output.json", transformed)
            
            # メイン処理
            async def main():
                files = glob("data/*.json")
                for file in files:
                    await process_data(file)
                print("Processing complete")
        "#;
        
        // スクリプトの実行
        match self.script_engine.execute_script(script).await {
            Ok(output) => {
                println!("Script output: {:?}", output);
                Ok(())
            }
            Err(e) => {
                self.error_handler.handle_script_error(e)?;
                Err(e)
            }
        }
    }
}

// カスタムモジュールの実装
pub struct DataProcessingModule;

impl Module for DataProcessingModule {
    fn name(&self) -> &str {
        "data_processing"
    }
    
    fn initialize(&mut self, context: &ModuleContext) -> Result<()> {
        // モジュールの初期化
        context.register_function("transform_record", transform_record)?;
        context.register_function("filter", filter)?;
        context.register_function("map", map)?;
        context.register_function("sort_by", sort_by)?;
        Ok(())
    }
}

// 関数の実装例
fn transform_record(input: Value) -> Result<Value> {
    // レコードの変換ロジック
    Ok(input)
}

今回のまとめ

強力なスクリプティング機能の実装
柔軟なプラグインシステム
インテリジェントな対話支援
実用的なシェルスクリプトエンジン

次回予告

第11回では、mineruaのAIスキル統合環境について解説します。AIスキル実行環境の設計とモデル統合インターフェースの実装について詳しく見ていきます。

参考資料

Shell Scripting Languages Design
Plugin Architecture Patterns
Interactive Shell Programming
AI-Assisted Development Tools