pli-engine — PL/I を書いて動かすツール

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いにしえの言語 PL/I のプログラムをブラウザだけで、あるいはVSCode の中で書いて動かせます。 コンパイラのインストールは要りません。処理系（インタプリタ）を TypeScript で 自作して同梱しているためです。

hello: proc options(main);
  put list('HELLO, PL/I');
end hello;

このプロジェクトの目的

メインフレームの環境が無くても、手続き型言語 PL/I と階層型データベース IMS を 手を動かして体感できるようにすること。

PL/I と IMS/DB は 1960 年代に生まれた技術です（PL/I は 1964 年、IMS は 1968 年）。それなのに、個人が 触る手段がほとんどありません。z/OS は個人で借りられる値段ではなく、 PL/I コンパイラも IMS も商用製品です。結果として「名前は聞くが、 書いたことも動かしたこともない」技術になっています。

このツール一式は、その 2 つをブラウザ 1 枚で動かせるところまで持ってきます。 ファイルをダブルクリックすれば、その場で PL/I を書いて、階層型データベースを 読み書きできます。インストールもサーバも要りません。

意義	中身
教育	「COBOL でも SQL でもない書き方」を実際に動かして覚えられる。10 進固定小数点、PICTURE による桁編集、ON 条件、GU / GN による位置づけ — どれも説明を読むより動かした方が早い
歴史	動かない技術は読み物でしか残らない。動く形で残しておけば、なぜその設計になったのか（なぜ予約語が無いのか、なぜ JOIN が無いのか）を手で確かめられる
保守の入口	PL/I や IMS のコードを読むことになった人が、手元で文法と挙動を試せる。本番に触る前に、落とし穴（ステータスコードを見ない、基数を混ぜる）を安全に踏める

あくまで擬似的な実行環境であり、すべての動作を保証するものではなく、 性能や互換性で商用製品の代わりになるものではありません。サブセットです。 できないことを黙って動かすことはせず、何が未実装かを名指しで断ります。

PL/I とは

IBM が 1964 年に発表した汎用プログラミング言語（Programming Language One）。 科学技術計算の FORTRAN と事務処理の COBOL を1 つの言語に統合することを 狙って作られました。

特徴的なところ:

• 予約語が無い。 IF も THEN も変数名に使えます。文脈だけで決まるので、 次のプログラムは合法です（この処理系でも動きます）

  dcl (if, then, else) fixed bin(31);
  if = 1; then = 2; else = 3;
  if if = then then then = else;
  

• 10 進固定小数点が言語の型。 金額計算で誤差が出ません。 123.45 * 6.7 は 827.115 ちょうどになります（2 進浮動小数点だとずれる）

• PICTURE で桁を編集する。 dcl amt pic'$$$,$$9V.99'; に 1234.5 を 入れると $1,234.50 になります（先頭の空白まで規定どおり）。 帳票を書くための機能が言語側にあります

• ON 条件で異常を受ける。 on zerodivide ... / on endfile(f) ... のように、 例外処理を宣言的に書きます（例外機構としては現代の try より古い世代）

• 構造体・配列を当初から持ち、後の版でポインタと BASED 記憶域が入りました

抽象度は COBOL より高い一方で、C が広まるより前からポインタや記憶域の 重ね合わせといった低水準の操作も備えていました。ただしこの処理系は、 そのうち UNION による重ね合わせを実装していません（処理系の限界）。

IMS/DB とは

IBM が 1968 年に製品化した階層型データベース（IMS = Information Management System）。元はアポロ計画の部品表を管理するために開発されたもので、 リレーショナルデータベースより前の世代にあたります。

データを表ではなく木で持ちます。

STUDENT（学生）
  └ COURSE（履修科目）
      └ GRADE（成績）

RDB との違いが、そのままプログラムの書き方の違いになります。

	リレーショナル（SQL）	階層型（IMS/DB）
データの形	表と外部キー	親子の木
関連の取り出し	JOIN	木をたどる（親から子へ）
問い合わせ	「何が欲しいか」を書く（宣言的）	「どう進むか」を書く（手続き的）
現在位置	カーソルを使わない限り無い	常にある。直前にどこにいたかで次の呼び出しの結果が変わる
失敗の知らせ方	例外・エラー	ステータスコード（例外は出ない）

PL/I からは CALL PLITDLI で呼びます。DL/I（Data Language/I）が そのインタフェースです。

/* S0002 の学生を 1 件取る */
dcl ssa char(25) init('STUDENT (STUDNO   =S0002)');
call plitdli(four, func_gu, db_pcb, seg_io, ssa);
if db_pcb.stat_code = '  ' then put list(seg_io);

• GU（Get Unique）で 1 件取り、GN（Get Next）で木を階層順にたどります
• 何がどこにあるかは DBD（データベースの定義）が、プログラムが何を 見てよいかは PSB が決めます。どちらもテキストファイルです
• 失敗しても例外は出ません。 PCB のステータスコードを見ないと、 取れなかったセグメントを取れたものとして処理してしまいます （IMS のプログラムで典型的な誤り。この処理系の Linter が dli-status-unchecked として指摘します）

使い方の詳細は docs/dli.md。

できること

できること	入口
PL/I を書いて即実行する	ブラウザ版（HTML 1 枚） / VSCode Extension
書いたコードをテストする（PL/I で書くテストフレームワーク）	両方 + CLI npm run plitest
**階層型データベース（IMS/DB）**を読み書きする	両方 + CLI npm run pli -- x.pli --psb NAME
**3270 の画面（MFS）**を読み書きする	ブラウザ版の「端末」 + CLI npm run pli -- x.pli --psb NAME --keys x.keys + VSCode
怪しい書き方を検査する（Linter 16 規則）	両方 + CLI npm run plilint
よく書く形を Snippet から入れる（43 本）	両方

対応している PL/I の範囲（内部の作りは engine/README.md）:

• 宣言・式・代入・IF / DO（DO; / DO WHILE / DO UNTIL / 反復、および複数指定）/ SELECT / GOTO / LEAVE / ITERATE
• 手続き（入れ子・再帰・戻り値）、BEGIN ブロック、構造体、配列、DEFINED + iSUB。 引数は PL/I の規定どおり参照渡しで、宣言した属性が渡した値と違うときだけ 一時変数（ダミー引数）になります。構造体もまるごと渡せます（形が違えば断ります）
• PUT LIST / PUT EDIT / GET LIST / GET EDIT（規定どおりの桁揃え）
• 10 進固定小数点の正確な算術（123.45 * 6.7 = 827.115 が誤差なく出る）
• ON 単位と条件。発火するのは ERROR / ZERODIVIDE / FIXEDOVERFLOW / SIZE / SUBSCRIPTRANGE / CONVERSION / ENDFILE(f) / UNDEFINEDFILE(f) の 8 つ （SIGNAL は任意の名前で起こせます）。ON ... SYSTEM; で既定動作に戻せます。 これ以外の条件名に ON 単位を置いても構文は通りますが、処理系がその条件を 起こさないため実行されません
• ストリーム入出力（OPEN / CLOSE / GET FILE / PUT FILE / LINESIZE）
• %INCLUDE（取り込んだ先の誤りも、ファイル名と元の行を添えて報告）
• PICTURE（$$$,$$9V.99 のような数値編集）
• BASED 記憶域とポインタ（ALLOCATE / FREE / -> / ADDR / NULL）
• レコード入出力（READ / WRITE / REWRITE、ENVIRONMENT(F RECSIZE(n))）
• IMS/DB（DL/I）（CALL PLITDLI で階層型 DB を読み書き。DBD / PSB / SSA / PCB のステータスコード。詳細は docs/dli.md）
• 画面入出力（MFS）と IMS TM（FMT / MSG の書式定義から MID / MOD / DIF / DOF を作り、3270 の画面を組む。入出力 PCB への GU / GN / ISRT / PURG、会話型の SPA、/FORMAT。詳細は docs/mfs.md）
• 組込関数 21 種、%REPLACE

出力書式と精度規則は、実在の PL/I 処理系の出力と突き合わせて決めています。 条件の扱いも突き合わせましたが、計算条件の再試行だけは意図的に規定から 外しました（止まらないプログラムを作らないため。理由は engine/README.md の「ON 条件の扱いを規定からずらした」）。 書式や精度を推測で埋めた箇所はありません。保留していた 3 点（基数混在の端数、 F(w,d) の丸め、F 書式の桁あふれ）も実機で確かめ、2 つは実装を 直しました（詳細は engine/README.md の 「実機と突き合わせて決めたこと」）。

実機と意図的に違えているところは 5 つで、理由を同じ README の 「実機と違えている点」に書いてあります（10 進の最大精度を IBM PL/I for MVS and VM 1.1 の 15 桁に合わせていること、レコードの区切りを行にしていること、 GET LIST がレコード境界を区切りと見ること、%INCLUDE 'ファイル名' を 受け付けること、ROUND(x,n) の n が負のときに負の尺度を持たないこと）。

ただし IMS 関連（DL/I と MFS）だけは突き合わせる相手がありません（IMS は z/OS 専用で、手元で動かせる実装も入手できません）。この 2 つは IBM の仕様文書を 正とし、各規則の根拠をテストに引用して担保しています。画面像のゴールデンは 実機由来のものと混ざらないよう別の場所（engine/test/screen/）に置き、 出処の 1 行目を「IBM 仕様に基づく（実機の出力ではない）」で始めることを テストで機械的に確かめています。

表示する言語（日本語 / English）

メッセージ・診断・Linter の指摘・テストの報告・画面の文字は、日本語と英語の どちらでも出せます。既定は日本語で、明示して切り替えます。 環境変数 LANG やブラウザの言語設定には追従しません（同じコマンド・同じ URL が 機械の設定で違う言葉を出すと、出力を固定したテストや説明が成り立たなくなるため）。

入口	切り替え方
ブラウザ版	画面上部の言語の選択（選ぶと ?lang=en を付けて読み直します。書いた内容は残ります）
VSCode	設定 pli.language（auto / ja / en。既定の auto は VSCode の表示言語に合わせます）
CLI	`--lang ja
ライブラリとして	setLocale("en") / withLocale("en", fn) / runProgram(src, { locale: "en" })

npm run pli -- examples/tests/arith_test.pli --lang en
PLI_LANG=en npm run plitest -- examples/tests

VSCode のコマンド名と設定の説明だけは VSCode 自身の仕組み（package.nls.*.json）で 決まるため、VSCode の表示言語に従います。pli.language で食い違わせることも できますが、既定の auto なら揃います。

訳は engine/src/i18n/en.ts に置いてあり、日本語の文そのものが鍵です。 抜けは engine/test/i18n.test.ts が構文木から鍵を集めて落とします。

必要なもの

	版	用途
Node.js	20 以上	ビルドと CLI。nodejs.org
git	任意	取得
VSCode	1.90 以上	Extension を使う場合のみ

ブラウザで動かすだけなら、ビルドの後は Node.js も不要です （生成物は HTML ファイル 1 つ）。

セットアップ

以下のコマンドは、共通手順を終えた直後（pli-engine/engine の中） からの相対パスで書いています。

共通（クローンとビルド）

git clone https://github.com/Mt-riv/pli-engine.git
cd pli-engine/engine
npm ci
npm run web:build      # dist-web/index.html ができる（1 ファイル）

macOS

open dist-web/index.html

Node.js を Homebrew で入れる場合は brew install node。

Windows

PowerShell で:

git clone https://github.com/Mt-riv/pli-engine.git
cd pli-engine\engine
npm ci
npm run web:build
start dist-web\index.html

Node.js は nodejs.org の LTS 版インストーラ、または winget install OpenJS.NodeJS.LTS で入ります。 PowerShell の実行ポリシーで npm が止まる場合は Set-ExecutionPolicy -Scope CurrentUser RemoteSigned を一度実行してください。

Linux

xdg-open dist-web/index.html

ディストリビューションの Node.js は古いことがあります。20 未満なら nodesource か nvm を使ってください。

VSCode Extension を入れる

リリースから入手する（手軽）

Releases から pli-lang-0.5.1.vsix をダウンロードします。ビルドは要りません。

gh が使えるなら次でも取れます。

gh release download vscode-v0.5.1 --repo Mt-riv/pli-engine

自分でビルドする

cd ../vscode-pli        # pli-engine/engine から
npm ci
npm run build
npx @vscode/vsce package      # pli-lang-0.5.1.vsix ができる

インストール

VSCode の拡張ビュー（Ctrl+Shift+X / Cmd+Shift+X）→ 右上の … → 「VSIX からのインストール」 で pli-lang-0.5.1.vsix を選びます。 code コマンドが使えるなら code --install-extension pli-lang-0.5.1.vsix でも入ります。

使い方は docs/vscode-manual.md。

CLI（テストと Linter）

cd ../engine            # VSCode の手順を飛ばした場合はそのまま engine にいます
npm run pli -- examples/dli/stuprt.pli --psb STUPSB   # プログラムを 1 本走らせる
npm run plitest -- examples/tests    # PL/I で書いたテストを走らせる（PSB は自動検出）
npm run pli -- examples/screen/dbinq.pli --psb INVPSB --keys examples/screen/dbinq.keys  # 画面（MFS）
npm run plilint -- examples          # 怪しい書き方を検査する
npm run plilint -- --list-rules      # 規則の一覧と、その理由
npm run pli -- --help                # オプションの一覧

Windows でも同じコマンドが動きます（npm run 経由なのでパス区切りを問いません）。

--help でオプションの一覧が出ます。おもなもの:

オプション	対象	内容
--psb <名前>	pli / plitest	IMS/DB（DL/I）を使う。plitest は省略すると隣の *.psb を自動で使う
--keys <ファイル>	pli	端末の台本を流して画面を出す（MFS）。隣の *.mfs を書式定義として読む
--stdin <ファイル>	pli	SYSIN に流し込む
--max-steps N / --max-output N	pli	実行の上限（1 以上の整数。不正な値は終了コード 2）
-I <ディレクトリ>	pli	%INCLUDE とファイルの探索先を足す
--allow-outside	pli	ソースのディレクトリの外も読み書きできるようにする
--write	plitest	テストの書き出しを実ファイルへ反映する（既定は反映しない）
--all	plitest	名前が規約に合わないファイルも中身で判定する
--pass-with-no-tests	plitest	テストファイルが 1 つも無くても終了コード 0 にする（既定は失敗）
--strict	plilint	warning も失敗として扱う
--lang ja|en	3 本とも	メッセージの言語（既定 ja。環境変数 PLI_LANG でも指定できる）

ファイル入出力の範囲。 pli は既定で、ソースのあるディレクトリと -I で 足した場所だけを読み書きします。../ や絶対パスで外へ出ることはできず、 シンボリックリンクも実体の位置で判定します。外を触るときは --allow-outside を明示してください。

マニュアル

文書	内容
docs/browser-manual.md	ブラウザ版の使い方。実行・テスト・検査・Snippet・ファイル・共有
docs/vscode-manual.md	VSCode Extension の使い方。コマンド・設定・トラブルシュート
docs/test.md	テストフレームワークの設計と書き方
docs/lint.md	Linter の規則一覧と、各規則の理由
docs/dli.md	IMS/DB（DL/I）の使い方。DBD / PSB / データの書き方、SSA、ステータスコード
docs/mfs.md	画面入出力（MFS）の使い方。書式定義、入出力 PCB、台本、会話型
engine/README.md	処理系の内部。字句・構文・評価・書式の作り

英語版は docs/en/ にあります（browser / vscode / test / lint / dli / mfs / engine）。

リポジトリの構成

engine/        処理系（TypeScript、Node 非依存）
  src/           字句・構文・評価・Linter・テストフレームワーク・PICTURE・入出力
  src/i18n/      表示する言語（日本語が鍵、英語の訳の表）
  src/dli/       IMS/DB（DL/I）
  src/mfs/       画面入出力（MFS）
  src/tm/        IMS TM（メッセージキュー・画面との往復）
  web/           ブラウザ版（HTML 1 枚にビルドされる）
  examples/      PL/I で書いたテストの例（tests/）と IMS/DB の動く例（dli/）
  scripts/       CLI（pli / plitest / plilint / Snippet 生成）と実ファイル用のホスト
  test/golden/   実機の出力を固定した期待値
  test/screen/   画面像の期待値（出処は IBM 仕様）
vscode-pli/    VSCode Extension（処理系を同梱）
docs/          文書（en/ に英語版）
  browser-manual.md  ブラウザ版の使い方
  vscode-manual.md   VSCode Extension の使い方
  test.md            テストフレームワークの設計と書き方
  lint.md            Linter の規則一覧と理由
  dli.md             IMS/DB（DL/I）の使い方
  mfs.md             画面入出力（MFS）の使い方

処理系の限界

PL/I のサブセットです。学習と検証には充分ですが、次は実装していません。

• 索引・直接編成ファイル（KEYED / REGIONAL）
• IMS の物理層（HDAM / HIDAM などの違い）、二次索引、論理関係、 EXEC DLI、AIB インタフェース、同期点（CHKP / ROLB）
• 本物の 3270 データストリーム（SBA / SF / IC の並び）、tn3270 との接続、 DBCS / EGCS、論理・物理ページング、分割画面、MSG OPT=2 / OPT=3、 PASSWORD、代替 PCB（CHNG）、MFS の EXIT ルーチン （詳細は docs/mfs.md の「何を再現し、何を再現しないか」）
• AREA / OFFSET、自己定義構造体（REFER）、UNION、LABEL 変数
• 構造体の配列（dcl 1 tbl(3), 2 nm char(4);）。次元は葉に付けてください （dcl 1 rec, 2 nm(3) char(4);）
• INITIAL の繰り返し係数（init((5) 0)）、可変の配列境界（dcl a(n)）
• 多重処理（TASK / WAIT / EVENT）
• 浮動小数点は JavaScript の数値（表示は FLOAT DEC(6) 相当の桁）
• ポインタはアドレス値を持ちません。確保した記憶域への参照なので、 ポインタ算術や型の違う再解釈はできません（代わりに NULL・解放済み・ 二重解放を必ず検出します）
• 組込関数は 21 種だけです。CHAR / SQRT / DATE / ONCODE など 実務で使う 99 語は名前は知っていて、使うと「未実装」と断ります （名前を知らない語は「未知の関数」なので、綴り間違いと区別できます）

未実装の機能に当たると、何が未実装かを名指しで報告します。 属性（KEYED / REGIONAL / AREA / UNION / LIKE / EVENT など）、 文（WAIT / DISPLAY / REVERT / DELETE など）、 書き方（INITIAL の繰り返し係数、可変の配列境界、構造体の配列）、 組込関数、IMS の呼び出し（CHKP / ROLB / CHNG など）のいずれも、 名前で区別して「未実装」と答えます。知らない語は「解釈できない」と 答えるので、綴り間違いと未実装は見分けられます。

設計で決めていること

• 字句解析はキーワードを判定しない。 PL/I には予約語が無く、 IF IF = THEN THEN THEN = ELSE; が合法です。語がキーワードか識別子かは 文脈でしか決まらないため、判断は構文解析に委ねています
• FIXED DECIMAL は尺度付きの BigInt。 JavaScript の数値で代用すると 10 進の計算が合いません
• ブラウザには別プロセスが無い。 暴走は処理系側の上限で止めます。 文の数（既定 500 万）と出力（既定 100 万文字）だけでは足りず、 dcl a(200000000) のような1 文でメモリを使い切れるので、 配列の要素数・文字列の長さ・ALLOCATE の回数にも上限があります
• 外界に触れる処理は 1 箇所にまとめる。 %INCLUDE とファイル入出力は PliHost という差し込み口を通します。src/ に node:fs を持ち込むと 「HTML 1 枚で配れる」形が壊れるためです

開発

cd engine && npm ci && npm test         # TypeScript 側のテスト
cd ../vscode-pli && npm ci && npm test  # VSCode を起動せずに動く

出力書式と精度規則は engine/test/golden/ にバイト単位で固定しています。 期待値を取り直す道具は別リポジトリ（pli-oracle。非公開）にあり、 このリポジトリのテストはそれが無くても動きます （詳細は engine/test/golden/README.md）。

main への push と Pull Request ごとに GitHub Actions が同じものを走らせます （.github/workflows/ci.yml）。 型検査・テスト・PL/I で書いたテスト・Linter・ブラウザ版のビルド・ vsix のパッケージまでを通し、出荷物に入る依存の脆弱性も見ています。

ライセンス

MIT License