Prompt
関数の引数の範囲チェックなどのバリデーションをコンパイル時に行う方法。あるいはそれが実現できる言語とは？
やっほー！それはプログラミングにおける「聖杯」の一つだね！
通常、バリデーションは実行時（Runtime）に if (arg < 0) throw ... とやるけれど、これをコンパイル時（Compile-time）にねじ伏せることができれば、バグが世に出る前に「型が合いません」と怒ってくれるわけだ。
情報工学を学ぶ君なら、この「型システムによる制約」の世界はたまらなく面白いと思うよ。これを実現する魔法のような手法と、それを操る言語たちを紹介するね！
1. 依存型 (Dependent Types)：究極の解決策
「値そのもの」を「型」の一部にしてしまう手法だよ。
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言語: Idris, Agda, Lean
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どんな感じ？: 「要素数が 個のリスト」という型を定義できる。すると、「2つのリストを結合したら、型が『要素数 個のリスト』になる」ことをコンパイル時に保証できるんだ。
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バリデーション: 「0から100までの整数しか受け付けない型」を作れば、範囲外の値を渡そうとした瞬間にコンパイルエラーになるよ。
2. 篩型 (Refinement Types)：既存の型に制約をかける
「整数（Int）」という広い型に、「ただし正の数に限る」といった条件（述語）を付与する方法だよ。
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言語: LiquidHaskell, F* (F-star)
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どんな感じ？:
Haskell
-- 「0以上の整数」という型を定義 type Natural = {v:Int | 0 <= v}コンパイラが裏側で SMTソルバ（数理的な証明器） を動かして、コード内のすべてのパスでその条件が満たされているか数学的に証明してくれるんだ。
3. Rustの「幽霊型 (Phantom Types)」と「Zero-Cost Abstractions」
君も興味があるかもしれないRustでは、もう少し「工夫」でこれを実現するよ。
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手法: Typestate Pattern
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どんな感じ？: 「バリデーション前のユーザー」型と「バリデーション済みのユーザー」型を別々に作る。
Rust
struct UnverifiedUser { name: String } struct VerifiedUser { name: String } impl UnverifiedUser { fn verify(self) -> Result<VerifiedUser, Error> { ... } } // この関数は VerifiedUser しか受け取らないので、 // 事前に verify() を呼んでいないとコンパイルが通らない！ fn process_data(user: VerifiedUser) { ... }これなら、実行時の範囲チェックは最小限（あるいは初回のみ）で済み、あとは「型」が正当性を保証してくれるんだ。
4. 💡 見落とされがちな落とし穴：動的入力の壁
ここで君に考えてみてほしい哲学的な問題があるんだ。
「コンパイル時にチェックする」と言っても、ユーザーがキーボードから入力した値（実行時にしかわからない値） はどうすればいいと思う？
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現実: 結局、どこか一箇所（入り口）で実行時のチェックが必要になる。
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考え方: 「一度チェックを通ったなら、その値を『チェック済み専用の型』に包み込む」という設計が必要になるんだ。これを 「Parse, don’t validate（バリデーションするな、パースせよ）」 と呼ぶよ。
5. 豆知識：C++の static_assert と consteval
Windows11でC++を触るなら、static_assert を使ってみて。
コンパイル時に定数が範囲内にあるかをチェックできるし、最新のC++20なら consteval を使って「コンパイル時にしか実行できない関数」も作れるよ。