console プログラムにおける命令記述言語の拡張

最終更新日:	2007年10月31日

はじめに

この文書では，SILC のサンプルプログラムの1つである console プログラム (src/client/console.c) における SILC の数式 (命令記述言語) の拡張仕様について述べる．このプログラムは，(1) SILC の数式を対話的に実行すること，(2) たくさんの数式をファイルから読み込んで一括実行することができる．また，SILC の命令記述言語の仕様を拡張しており，条件分岐や反復などを記述できる．このプログラムを用いることにより，C や Fortran など他のプログラミング言語の処理系がなくても SILC のユーザプログラムを作成できる．

条件分岐

条件分岐は以下の形式で記述する:

if (cond_expr) {
  stmt; ...
} else if (cond_expr) {
  stmt; ...
} else {
  stmt; ...
}

cond_expr には後述の条件式を指定する． stmt は任意の文を表す．else 節は省略できる．中括弧は省略できない．

反復，continue 文，break 文

反復は以下の形式で記述する:

while (cond_expr) {
  stmt; ...
}

cond_expr には後述の条件式を指定する．中括弧は省略できない．また， continue 文と break 文が利用できる．

条件式

条件式 (cond_expr) は以下の比較演算子から成る．

expr < expr
expr > expr
expr <= expr
expr >= expr
expr == expr
expr != expr

expr には SILC の命令記述言語で記述された式を指定する．この式の値はスカラーでなければならない．スカラー以外 (ベクトル，行列など) の値を取る式を与えると実行時エラーとなる．さらに，上記の条件式は次の論理演算子および括弧により結合できる．

cond_expr or cond_expr
cond_expr and cond_expr
not cond_expr
(cond_expr)

比較演算子および論理演算子は値として真理値を取る．真理値を取らない式は条件式として利用できない．また，真理値を表す定数として true および false が利用できる．

console プログラムにおける比較演算子の処理方法は次の通りである．

比較演算子の左辺および右辺に指定された式をそれぞれ一時変数 _ に対する代入文として実行する:
```
SILC_EXEC("_ = expr")
```
一時変数の値を SILC サーバから受け取る:
```
SILC_GET(&tmp, "_")
```
受け取った値をクライアント側で比較する．

拡張システム文

SILC の命令記述言語で定義されているシステム文に加えて，以下の拡張システム文が利用できる．

load "ファイル名", 変数名

Matrix Market 形式の行列データファイルから行列やベクトルなどのデータを読み込んでサーバに送る．例:
```
load "filename.mtx", A
load "filename.mtx", b
```
save "ファイル名", 変数名

サーバからデータを受け取って Matrix Market 形式でファイルに保存する．例:
```
save "filename.mtx", x
```
pprint expr

サーバから式 expr の値を受け取ってクライアント側の標準出力に印字する．
message "文字列"

指定された文字列をクライアント側の標準出力に印字する．

その他

条件分岐，反復，および拡張システム文はクライアント側で実行する．その他の文 (SILC の命令記述言語における文) はサーバ側で実行する．すなわち，データはすべて SILC サーバ側で管理する (console プログラムにはデータ管理機構はない)．

文はセミコロンで区切ってつなげることができる．行末のセミコロンは省略可．

行末に \ を置くと直後の改行記号を読み飛ばす．例えば，以下の文は1行とみなされる:

B = {1, 2, 3; \
     4, 5, 6; \
     7, 8, 9}

# から行末まではコメントとみなして読み飛ばす．

利用例

上述の拡張命令記述言語で実現した共役勾配 (Conjugate Gradient, CG) 法のプログラムを以下に示す:

# 三重対角行列 A とベクトル b を作る
n = 400
A = diag(2.0 * ones(n, 1)) - diag(ones(n-1, 1), 1) - diag(ones(n-1, 1), -1)
b = A * (-ones(n, 1))

# 連立一次方程式 Ax=b を CG 法で解く
rho_old = 1.0
p = zeros(n, 1)
x = zeros(n, 1)
r = b
bnrm2 = 1.0 / norm2(b)
iter = 1
while (iter <= n) {
  rho = r' * r
  beta = rho / rho_old
  p = r + beta * p
  q = A * p
  alpha = rho / (p' * q)
  r = r - alpha * q
  nrm2 = norm2(r) * bnrm2
  x = x + alpha * p
  if (nrm2 <= 1.0e-12) {
    break
  }
  rho_old = rho
  iter += 1
}

# 解 x をファイルに保存する
save "sol.mtx", x

# 反復回数を表示する
message "number of iterations:"
pprint iter

実行方法: 上記のプログラムをファイル (例えば silc_cg.txt) に保存し， SILC サーバを起動した上で次のように console プログラムを実行する:

console silc_cg.txt

反復回数 (number of iterations) が200回で終了すれば正常動作している．

改訂履歴

2007年10月31日
- SILC v1.3 の新しいディレクトリ構成に合わせて文中のファイル名を修正．
2007年2月13日
- 最初のバージョン．

$Id: README.console.ja,v 1.5 2007/10/31 05:18:48 kajiyama Exp $