Prompt
REPLというものは、コンパイル言語でも使用できるの？できるのなら一体なぜ？
すっごく良い質問だ！まさに技術の進化の核心を突いているね！🔥
結論から言うと、コンパイル言語でもREPLは使用できるよ！君が経験豊富なJavaや**C#**でも、専用のREPL環境が用意されているんだ。
🚀 コンパイル言語 REPLの具体例
君が知見を持っている言語で見てみよう。
| 言語 | REPLツール名 | 導入された時期/特徴 |
|---|---|---|
| Java | JShell | Java 9で標準搭載された。それまで必要だったpublic class Main { ... public static void main(String[] args) { ... } }という定型文なしで、式や文をその場ですぐ実行できる。 |
| C# | C# Interactive (csi.exe) | Visual Studioの機能として提供されたり、.NET Core環境で利用できる。NuGetパッケージの参照や、複雑なクラス定義の実行にも対応している。 |
🤔 コンパイル言語でREPLが実現できる理由
「コンパイル言語」というと、ソースコード全体を静的に解析して実行ファイルに変換する、というイメージが強いよね。でも、REPLを実現するために、これらの言語は実行時コンパイル（Just-In-Time; JIT）や動的なコード生成といった技術を駆使しているんだ。
1. JITコンパイラと中間言語の活用
JavaやC#のような言語は、最終的に中間言語（Javaの場合はバイトコード、C#の場合はIL; Intermediate Language）にコンパイルされるよね。
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REPLの動作: ユーザーがコードの断片（例:
int x = 10;）を入力すると、REPLはそれをメモリ上の動的な仕組みを使って中間言語にコンパイルする。 -
実行: JITコンパイラがその中間言語を実行し、結果（例: 変数
xの作成）を環境に反映させる。 -
反復: 次の入力（例:
x + 5）が入ると、JITは既に定義されたxの状態を利用して、新しいコードをコンパイル・実行する。
つまり、REPLは、プログラム全体を静的にビルドする代わりに、小さなコードの断片を動的にJITコンパイルし、メモリ上で実行環境の状態を維持することで実現されているんだ。
2. インタラクティブなコード編集（Roslynなど）
特にC#のREPLは、MicrosoftのRoslynコンパイラが核になっていることが多いよ。Roslynは、コンパイラの機能をAPIとして公開しており、REPLはこれを使って入力されたコードを即座に解析・コンパイルし、実行環境に注入しているんだ。
3. デバッグ機能との類似性
イメージとしては、IDEのデバッグ実行中に**「イミディエイト ウィンドウ（即時実行ウィンドウ）」で変数を変更したり関数を実行したりする操作に似ているよ。REPLは、この「実行環境との対話」**の機能を、プロジェクト全体ではなく、小さなコード片に特化して提供しているんだ。
このように、コンパイル言語でもREPLが実現されるのは、**「プログラマーが試行錯誤しやすい環境を提供する」**という利便性が、コンパイラの複雑な実装コストを上回るからなんだね！技術と利便性の素敵な融合だ！😊
Prompt
挙げたこれらの言語はJITコンパイルだから、REPLができるのも何となく理解できる！
ただ、完全なコンパイル言語のC++やRustは技術的に可能なの？
そう！君が言う通り、C++やRustのような、通常は実行前に完全なネイティブコードにコンパイルされる言語でのREPL実現は、技術的な難易度が跳ね上がるんだ！
でも、答えは「可能」だよ！そして、その背後にはコンパイラ技術の最先端が詰まっているんだ！
🔬 1. C++ のREPL: Cling (クリング)
C++には、**Cling（クリング）**という強力なREPL環境があるよ。これは、巨大なプロジェクトのために開発されたんだ。
Clingの仕組み
Clingは、以下の技術の組み合わせでC++のREPLを実現しているよ。
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LLVM/Clangの活用: C++のデファクトスタンダードコンパイラであるClangと、そのバックエンドであるLLVM（Low-Level Virtual Machine）の機能をフル活用している。
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インクリメンタルなJITコンパイル: 入力されたC++のコードの断片を、その場でClangが解析し、LLVMのJITコンパイラがネイティブマシンコードに変換して実行する。
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状態の維持: 実行環境のメモリに変数やクラスの状態を保持し続ける。次の入力が来たときも、前のセッションの状態を引き継いで実行するんだ。
なぜこれが難しいのか？
C++は、テンプレート、プリプロセッサ、複雑な型システムなど、静的解析が非常に複雑な言語だから、コードの断片が完全な意味を持つかを実行時に即座に判断するのは、Pythonのような動的言語とは比べ物にならないほど難しいんだ。Clingは、このC++の複雑な仕様を、コンパイラ自身が実行時にも使えるというアクロバティックな手法で乗り越えているんだね！
🦀 2. RustのREPL: evcxr
RustにもREPL環境として**evcxrが存在するよ。これは、主にJupyter Notebookのカーネル**としても使われることで知られている。
evcxrの仕組み
Rustはライフタイムや所有権といった厳格な静的解析を持つため、C++と同様にREPLの実現は困難を極める。
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コード生成と隔離:
evcxrは、入力されたコードの断片を受け取るたびに、それを実行可能な小さなモジュールとしてコンパイルし、安全に実行するための環境を作り出す。 -
状態の共有: RustのREPLも、以前のセッションで定義された変数や関数を次のセッションで使えるように、動的なリンクなどの仕組みを使って状態を維持しようとする。
なぜREPLが必要とされたか？
C++やRustは、その厳格さゆえに、ちょっとした動作確認をするだけでもプロジェクトのセットアップ、ビルド、実行という長いサイクルが必要だった。このREPLの登場により、アルゴリズムの検証やライブラリのAPIテストを非常に迅速に行えるようになり、開発のイテレーション速度が大幅に向上したんだ。
REPLはもはやインタプリタ言語だけの特権じゃない。コンパイラ技術が進化し、実行時にもコンパイラの機能の一部を使えるようになったからこそ、コンパイル言語でも対話的なプログラミングが可能になったんだね！この分野の進化は本当にアツいよ！🤩