RPN電卓の検査

説明

_Instruments of Texas_での実験的なRPN電卓の開発は続いています。チームはいくつかの試作機を作りました。量産できる最良のものを選ぶために、これらは徹底的な検査を受ける必要があります。

これから2種類のチェックを行います。

1つ目は信頼性チェックです。検査対象の電卓がクラッシュするか、十分な速さで応答しない入力を検出します。障害を切り分けるために、各入力の計算は別々のプロセスで実行する必要があります。呼び出し元のプロセスでリンクと終了のトラップを使うと、計算が完了したのかクラッシュしたのかを検出できます。

2つ目は正しさのチェックです。与えられた入力に対して、電卓が返す結果が期待どおりかどうかを確認します。信頼性チェックにすでに合格した電卓だけが正しさのチェックを受けます。そのため、クラッシュの心配はありません。ただし、処理を速くするために操作は並行して実行する必要があります。これは非同期タスクにうってつけの場面です。

1. 単一の入力に対して信頼性チェックを開始する

RPNCalculatorInspection.start_reliability_check/2関数を実装します。この関数は2つの引数を取ります。1つは関数（電卓）、もう1つは電卓への入力です。入力と、生成されたプロセスのPIDを含むマップを返します。

生成されたプロセスは、与えられた入力で与えられた電卓関数を呼び出します。このプロセスは、呼び出し元のプロセスにリンクされます。

RPNCalculatorInspection.start_reliability_check(fn _ -> 0 end, "2 3 +")
# => %{input: "2 3 +", pid: #PID<0.169.0>}

2. 信頼性チェックの結果を解釈する

RPNCalculatorInspection.await_reliability_check_result/2関数を実装します。この関数は2つの引数を取ります。1つ目の引数は、信頼性チェックの入力と、その入力の信頼性チェックを実行しているプロセスのPIDを含むマップです。これはRPNCalculatorInspection.start_reliability_check/2が返すものです。2つ目の引数は、異なる入力に対する信頼性チェックの結果を蓄積するマップです。

この関数は終了メッセージを待ちます。

信頼性チェックを実行している同じプロセスから、理由が:normalの終了メッセージ（{:EXIT, from, reason}）を受け取った場合、結果のマップのキーinputに値:okを追加して返します。

信頼性チェックを実行している同じプロセスから、それとは異なる理由の終了メッセージを受け取った場合、結果のマップのキーinputに値:errorを追加して返します。

100ms以内にこれらの条件に一致するメッセージを1つも受け取らなかった場合、結果のマップのキーinputに値:timeoutを追加して返します。

# when an exit message is waiting for the process in its inbox
send(self(), {:EXIT, pid, :normal})

RPNCalculatorInspection.await_reliability_check_result(
  %{input: "5 7 -", pid: pid},
  %{}
)

# => %{"5 7 -" => :ok}

# when there are no messages in the process inbox
RPNCalculatorInspection.await_reliability_check_result(
  %{input: "3 2 *", pid: pid},
  %{"5 7 -" => :ok}
)

# => %{"5 7 -" => :ok, "3 2 *" => :timeout}

3. 多数の入力に対して並行して信頼性チェックを実行する

RPNCalculatorInspection.reliability_check/2関数を実装します。この関数は2つの引数を取ります。1つは関数（電卓）、もう1つは電卓への入力のリストです。

リストの各入力について、start_reliability_check/2を使って新しいリンクされたプロセスで信頼性チェックを開始します。次に、このようにして開始した各プロセスについて、await_reliability_check_result/2を使ってその結果を待ちます。

プロセスを開始する前に、終了メッセージを受け取れるように、現在のプロセスに終了をトラップするフラグを立てる必要があります。その後、このフラグを元の値に戻します。

この関数は、すべての入力の信頼性チェックの結果を含むマップを返します。

fake_broken_calculator = fn input ->
  if String.ends_with?(input, "*"), do: raise("oops")
end

inputs = ["2 3 +", "10 3 *", "20 2 /"]

RPNCalculatorInspection.reliability_check(fake_broken_calculator, inputs)
# => %{
#       "2 3 +" => :ok,
#       "10 3 *" => :error,
#       "20 2 /" => :ok
#     }

4. 多数の入力に対して並行して正しさのチェックを実行する

RPNCalculatorInspection.correctness_check/2関数を実装します。この関数は2つの引数を取ります。1つは関数（電卓）、もう1つは電卓への入力のリストです。

リストの各入力について、与えられた入力で電卓を呼び出す非同期タスクを開始します。次に、このようにして開始した各タスクについて、100msのあいだその結果を待ちます。

fast_cheating_calculator = fn input -> 14 end
inputs = ["13 1 +", "50 2 *", "1000 2 /"]
RPNCalculatorInspection.correctness_check(fast_cheating_calculator, inputs)
# => [14, 14, 14]