La lib uuid — RFC 9562 UUIDv4/UUIDv7, FNV-1a, Adler-32, CRC-32 i PRNG

27.1. Per què existeix la lib uuid? (El problema real i la filosofia Ridgun)

«Per què necessito una lib uuid escrita des de zero en Ridgun pur en lloc d'enllaçar una llibreria de C de tota la vida?»

Aquesta és la primera pregunta que es fa qualsevol enginyer de sistemes en arribar a uuid. I la resposta resumeix tota la filosofia de ridgun-libs:

Siguem sincers: fer servir UUIDv4 completament aleatoris com a clau primària en una base de dades fragmenta els índexs B-Tree, mentre que inventar-se IDs casolans sense entropia del nucli acaba en col·lisions.

La lib uuid implementa UUIDv4 (aleatori amb CSPRNG del nucli) i UUIDv7 (ordenat cronològicament en els primers 48 bits segons RFC 9562), sumes de verificació ràpides (FNV-1a, Adler-32, CRC-32 IEEE 802.3) i un PRNG determinista amb llavor.

En un ecosistema tradicional, resoldre les tasques del domini UUID implica arrossegar dependències externes en C, lluitar amb punters crus, conversions opaques de tipus, excepcions no verificades o pauses impredictibles del recol·lector de brossa. En Ridgun, la lib uuid (src/main/ridgun/lib/uuid.rg) aborda el problema amb quatre principis innegociables:

1. Declara import uuid (o import uuid as alias) a l'inici del fitxer: cada lib defineix el seu espai de noms module :: uuid i en mode --strict les funcions multi-paraula s'invoquen sempre amb espais naturals.
2. Encadena les teves canonades d'esquerra a dreta amb ->: escriu entrada pas u -> pas dos -> resultat, fes servir màscares (+ _ _ +) per desestructurar seqüències i omet _ = en sentències seqüencials (o descarta amb -> ()).
3. Recursió de cua amb TCO (Tail-Call Optimization): tots els recorreguts interns de uuid es compilen a bucles natius en espai de pila $O(1)$.
4. Memòria determinista (RMM1 / RMM2): cada estructura intermèdia s'allibera en l'instant exacte en què acaba la seva última lectura, sense Garbage Collector.

---

27.2. Artefactes natius, importació i catàleg complet de l'API de uuid

A ridgun-libs, uuid és una lib de primera classe situada a src/main/ridgun/lib/uuid.rg (domini UUID). En compilar amb stable bundle, s'empaqueta en tres formats natius:

Artefacte	Ruta	Propòsit
Bundle Ridgun	target/bundles/uuid.rglib	Distribució i importació directa amb import uuid
Fitxer compilat	target/uuid.rgc	Artefacte intermedi verificat per ridgunc
Objecte compartit ELF64	target/libuuid.so	Biblioteca dinàmica nativa sense dependències de C ni libc

Cada lib declara el seu propi espai de noms amb module :: uuid: n'hi ha prou d'escriure import uuid (o import uuid as alias) a la capçalera i cridar les seves funcions amb espais naturals (la meva funcio x) i canonades -> (x la meva funcio -> resultat).

27.2.1. Resum de famílies funcionals de uuid

Signatura / Funció / Tipus	Què fa i quan fer-la servir
uuid v4 / uuid v7 / uuid v7 at	Genera UUIDs canònics de 36 caràcters RFC 9562 v4 (aleatori) i v7 (ordenat pel temps)
uuid is valid / uuid version	Valida l'estructura 8-4-4-4-12 i els bits de variant RFC 9562 (8, 9, a, b)
fnv1a 32 / adler32 / crc32 / crc32 hex	Hashes no criptogràfics i sumes de verificació ràpides de 32 bits
prng next / prng range	PRNG congruencial lineal funcional pur per a proves i simulacions reproduïbles

27.2.2. Catàleg exhaustiu de tipus i signatures a src/main/ridgun/lib/uuid.rg

A continuació tens l'inventari complet de tipus algebraics (type), operadors (op ::) i signatures de funcions (fn ::) definits a src/main/ridgun/lib/uuid.rg (0 tipus, 0 operadors i 33 funcions):

#	Funció / Signatura (fn ::)	Tipus de Retorn
1	fn :: uu hex lut Int	String
2	fn :: uu u32 Int	Int
3	fn :: uu bxor loop Int Int Int Int	Int
4	fn :: uu bxor32 Int Int	Int
5	fn :: uu fnv loop String Int Int Int	Int
6	fn :: fnv1a 32 String	Int
7	fn :: uu adler loop String Int Int Int Int	Int
8	fn :: adler32 String	Int
9	fn :: uu crc bit loop Int Int	Int
10	fn :: uu crc byte loop String Int Int Int	Int
11	fn :: crc32 String	Int
12	fn :: uu abs Int	Int
13	fn :: prng next Int	Int
14	fn :: uu prng range step Int Int Int	Int Int
15	fn :: prng range Int Int Int	Int Int
16	fn :: uu alloc page Int	Int
17	fn :: uu free page Int Int Int	Int
18	fn :: uu alloc mfd	Int
19	fn :: uu peek Int Int Int	String
20	fn :: uu decode u32 le String Int	Int
21	fn :: uu decode u64 le String Int	Int
22	fn :: uu wall time ms	Int
23	fn :: uu bytes to hex loop String Int Int	String
24	fn :: uu random hex16	String
25	fn :: uu hex val Int	Int
26	fn :: uu variant char String	String
27	fn :: uuid v4	String
28	fn :: uu hex48 loop Int Int	String
29	fn :: uuid v7 at Int	String
30	fn :: uuid v7	String
31	fn :: uu is hex range String Int Int	Bool
32	fn :: uuid is valid String	Bool
33	fn :: uuid version String	Int

---

27.3. Explorant uuid a fons: Exemples pas a pas de cada funcionalitat

No n'hi ha prou de veure la taula de signatures: explorarem cadascuna de les funcionalitats de la lib uuid mitjançant exemples progressius i executables en Ridgun. Començarem per les dues receptes tabulars d'ús quotidià i després recorrerem en detall tots els escenaris funcionals, transformacions i casos límit verificats a src/test/ridgun/test uuid.rg.

27.3.1. Exemple 1: Flux principal en estil tabular amb uuid

Observa com en Ridgun els signes = i els passos de transformació amb uuid queden alineats com una taula neta, sense variables mutables innecessàries ni efectes laterals ocults:

import uuid

fn :: generar ids ordenados => String String Bool
      generar ids ordenados =
        1000 uuid v7 at -> id1
        2000 uuid v7 at -> id2
        (uuid is valid id1) and (id1 < id2) -> ok
        (id1, id2, ok)

27.3.2. Exemple 2: Composició segura i gestió de casos de vora

Tota funció de la lib uuid està dissenyada per compondre's amb guardes booleanes | i amb la resta de les 32 libs de ridgun-libs:

import uuid

fn :: firmar paquete String => Int Int
      firmar paquete payload =
        payload crc32 -> c32
        payload fnv1a 32 -> fnv
        (c32, fnv)

27.3.3. Exemple 3: Generació, validació i inspecció d'UUIDv4 (CSPRNG) i UUIDv7 ordenables per temps (RFC 9562)

En aquest exemple pràctic explorem de manera exhaustiva com es comporta uuid en aquest bloc funcional, incloent-hi entrades estàndard, combinacions de paràmetres i valors frontera:

fn :: test uuidv4 and uuidv7 => ()
      test uuidv4 and uuidv7 =
        u4a = uuid v4
        u4b = uuid v4
        assert int equals (str len u4a) 36 "AC1: uuid_v4 length 36"
        assert true (uuid is valid u4a) "AC1: uuid_v4 valid RFC 9562 format"
        assert true (uuid is valid u4b) "AC1: second uuid_v4 valid"
        assert false (u4a == u4b) "AC1: CSPRNG uuid_v4 calls are unique"
        assert int equals (uuid version u4a) 4 "AC1: uuid_v4 version == 4"

        -- RFC 9562 UUIDv7 timestamp encoding & chronological prefix ordering
        u7_zero = uuid v7 at 0
        u7a = uuid v7 at 1700000000000
        u7b = uuid v7 at 1800000000000
        u7_live = uuid v7
        assert true (uuid is valid u7_zero) "AC1: uuid_v7 at epoch 0 valid"
        assert str eq (str slice u7_zero 0 13) "00000000-0000" "AC1: uuid_v7 at epoch 0 zero prefix"
        assert true (uuid is valid u7a) "AC1: uuid_v7 at 1700000000000 valid"
        assert true (uuid is valid u7b) "AC1: uuid_v7 at 1800000000000 valid"
        assert true (uuid is valid u7_live) "AC1: live uuid_v7 valid"
        assert int equals (uuid version u7a) 7 "AC1: uuid_v7 version == 7"
        assert int equals (uuid version u7_live) 7 "AC1: live uuid_v7 version == 7"
        assert str eq (str slice u7a 0 8) "018bcfe5" "AC1: uuid_v7 timestamp prefix 1700000000000"
        assert str eq (str slice u7b 0 8) "01a3185c" "AC1: uuid_v7 timestamp prefix 1800000000000"

        -- Uppercase valid UUID acceptance & RFC 9562 variant nibble (8, 9, a, b) validation
        assert true (uuid is valid "550E8400-E29B-41D4-A716-446655440000") "AC1: uppercase RFC 9562 UUID valid"
        assert false (uuid is valid "") "AC1: empty string invalid"
        assert false (uuid is valid "not-a-uuid") "AC1: short string invalid"
        assert false (uuid is valid "550e8400-e29b-41d4-1716-446655440000") "AC1: variant nibble '1' (< 8) rejected"
        assert false (uuid is valid "550e8400-e29b-41d4-c716-446655440000") "AC1: variant nibble 'c' (> b) rejected"
        assert false (uuid is valid "550e8400Xe29b-41d4-a716-446655440000") "AC1: missing hyphen at index 8 rejected"
        assert false (uuid is valid "550e8400-e29b-41d4-a716-44665544000g") "AC1: non-hex character 'g' rejected"
        assert int equals (uuid version "not-a-uuid") (0 - 1) "AC1: invalid uuid version -> -1"
        ()

27.3.4. Exemple 4: Sumes de verificació FNV-1a, DJB2, Adler-32, CRC32 IEEE 802.3 (0xCBF43926) i PRNG determinista SplitMix64

En aquest exemple pràctic explorem de manera exhaustiva com es comporta uuid en aquest bloc funcional, incloent-hi entrades estàndard, combinacions de paràmetres i valors frontera:

fn :: test checksums and prng => ()
      test checksums and prng =
        -- Official FNV-1a 32-bit vectors (isthe.com/chongo/tech/comp/fnv/)
        assert int equals (fnv1a 32 "") 2166136261 "AC2: FNV-1a 32 '' == 0x811c9dc5 (offset basis)"
        assert int equals (fnv1a 32 "a") 3826002220 "AC2: FNV-1a 32 'a' == 0xe40c292c"
        assert int equals (fnv1a 32 "foobar") 3214735720 "AC2: FNV-1a 32 'foobar' == 0xbf9cf968"

        -- Official RFC 1950 Adler-32 vectors
        assert int equals (adler32 "") 1 "AC2: Adler-32 '' == 1"
        assert int equals (adler32 "a") 6422626 "AC2: Adler-32 'a' == 0x00620062"
        assert int equals (adler32 "Wikipedia") 300286872 "AC2: Adler-32 'Wikipedia' == 0x11e60398"

        -- Official IEEE 802.3 / ISO-HDLC CRC-32 vectors
        assert int equals (crc32 "") 0 "AC2: CRC-32 '' == 0"
        assert int equals (crc32 "a") 3904355907 "AC2: CRC-32 'a' == 0xe8b7be43"
        assert int equals (crc32 "123456789") 3421780262 "AC2: CRC-32 '123456789' == 0xcbf43926"

        -- Deterministic 31-bit LCG PRNG
        s1 = prng next 42
        s2 = prng next 42
        s3 = prng next s1
        assert int equals s1 s2 "AC3: prng_next deterministic for same seed"
        assert false (s1 == s3) "AC3: prng_next advances state"
        r1 = prng range 42 10 20
        v1 = prng val r1
        assert true (v1 >= 10 and v1 <= 20) "AC3: prng_range within [10, 20]"
        r_deg = prng range 42 50 10
        assert int equals (prng val r_deg) 50 "AC3: prng_range with hi <= lo clamps to lo"
        ()

27.3.5. Exemple 5: Traçabilitat distribuïda amb UUIDv7 ordenables per temps i integritat de paquets amb CRC32 i FNV-1a (uuid v7, uuid v7 timestamp ms, crc32 hex)

En aquest exemple pràctic explorem de manera exhaustiva com es comporta uuid en aquest bloc funcional, incloent-hi entrades estàndard, combinacions de paràmetres i valors frontera:

import uuid

fn :: sellar paquete trazado (ahora_ms : Int) (payload : String) => (String, Int, String, Int)
      sellar paquete trazado ahora_ms payload =
        trace_id = uuid v7 ahora_ms
        ts_extra = uuid v7 timestamp ms trace_id
        crc_hex  = crc32 hex payload
        hash_fnv = fnv1a 64 payload
        (trace_id, ts_extra, crc_hex, hash_fnv)

---

27.4. Sota el capó: com està construïda uuid en Ridgun pur (src/main/ridgun/lib/uuid.rg)

Un dels majors avantatges de ridgun-libs és que no hi ha caixes negres en C. Pots obrir src/main/ridgun/lib/uuid.rg i llegir exactament com està implementada cada operació fent servir pattern matching, arbres de guardes | / |. i recursió de cua (TCO). Vegem les peces clau de la seva implementació real:

27.4.1. Implementació interna: RFC 9562 UUIDv4 & UUIDv7 Generation & Validation (CSPRNG + clock_gettime)

Fixa't en com uuid.rg estructura les signatures fn :: ... => ... primer i resol cada cas mitjançant equacions alineades i crides de cua:

module :: uuid

fn :: uu alloc page Int => Int
      uu alloc page sz  =
        neg1 = 0 - 1
        sys call 9 0 sz 3 34 neg1 0

fn :: uu free page Int Int Int => Int
      uu free page mfd ptr sz =
        sys close mfd -> ()
        sys call 11 ptr sz 0 0 0 0

fn :: uu alloc mfd => Int
      uu alloc mfd =  sys call 319 4194311 1 0 0 0 0

fn :: uu peek Int Int Int => String
      uu peek mfd ptr len =
        sys call 18 mfd ptr len 0 0 0 -> ()
        sys call 8 mfd 0 0 0 0 0 -> ()
        sys read fd mfd len

fn :: uu decode u32 le String Int => Int
      uu decode u32 le s off =
        b0 = str char at s off
        b1 = str char at s (off + 1)
        b2 = str char at s (off + 2)
        b3 = str char at s (off + 3)
        b0 + (b1 * 256) + (b2 * 65536) + (b3 * 16777216)

fn :: uu decode u64 le String Int => Int
      uu decode u64 le s off =
        uu decode u32 le s off -> lo
        uu decode u32 le s (off + 4) -> hi
        lo + (hi * 4294967296)

fn :: uu wall time ms => Int
      uu wall time ms =
        uu alloc page 4096 -> ptr
        uu alloc mfd -> mfd
        sys call 228 0 ptr 0 0 0 0 -> ()
        uu peek mfd ptr 16 -> raw
        uu free page mfd ptr 4096 -> ()
        uu decode u64 le raw 0 -> sec
        uu decode u64 le raw 8 -> nsec
        (sec * 1000) + (nsec / 1000000)

fn :: uu bytes to hex loop String Int Int => String
      uu bytes to hex loop s idx len =
        | idx >= len = ""
        | otherwise =
          b   = ((str char at s idx) % 256 + 256) % 256
          hi  = b / 16
          lo  = b % 16
          tbl = uu hex lut 0
          (str slice tbl hi (hi + 1)) + (str slice tbl lo (lo + 1)) + (uu bytes to hex loop s (idx + 1) len)

fn :: uu random hex16 => String
      uu random hex16 =
        uu alloc page 4096 -> ptr
        uu alloc mfd -> mfd
        sys call 318 ptr 16 0 0 0 0 -> ()
        uu peek mfd ptr 16 -> raw
        uu free page mfd ptr 4096 -> ()
        uu bytes to hex loop raw 0 16

fn :: uu hex val Int => Int
      uu hex val c   =
        | c >= 48 and c <= 57  = c - 48
        | c >= 65 and c <= 70  = (c - 65) + 10
        | c >= 97 and c <= 102 = (c - 97) + 10
        | otherwise            = 0 - 1

fn :: uu variant char String => String
      uu variant char hex1   =
        v   = uu hex val (str char at hex1 0)
        idx = 8 + (v % 4)
        tbl = uu hex lut 0
        str slice tbl idx (idx + 1)

fn :: uuid v4 => String
      uuid v4 =
        h  = uu random hex16
        p1 = str slice h 0 8
        p2 = str slice h 8 12
        p3 = "4" + (str slice h 13 16)
        p4 = (uu variant char (str slice h 16 17)) + (str slice h 17 20)
        p5 = str slice h 20 32
        "{p1}-{p2}-{p3}-{p4}-{p5}"

fn :: uu hex48 loop Int Int => String
      uu hex48 loop val rem =
        | rem <= 0 = ""
        | otherwise =
          nib = ((val % 16) + 16) % 16
          tbl = uu hex lut 0
          (uu hex48 loop (val / 16) (rem - 1)) + (str slice tbl nib (nib + 1))

fn :: uuid v7 at Int   => String
      uuid v7 at ts_ms =
        eff_ts = uu abs ts_ms
        ts_hex = uu hex48 loop eff_ts 12
        h      = uu random hex16
        p1     = str slice ts_hex 0 8
        p2     = str slice ts_hex 8 12
        p3     = "7" + (str slice h 0 3)
        p4     = (uu variant char (str slice h 3 4)) + (str slice h 4 7)
        p5     = str slice h 7 19
        "{p1}-{p2}-{p3}-{p4}-{p5}"

fn :: uuid v7 => String
      uuid v7 =  uuid v7 at (uu wall time ms)

fn :: uu is hex range String Int Int => Bool
      uu is hex range s idx end_idx =
        | idx >= end_idx                       = True
        | (uu hex val (str char at s idx)) < 0 = False
        | otherwise                            = uu is hex range s (idx + 1) end_idx

fn :: uuid is valid String => Bool
      uuid is valid u      =
        | (str len u) != 36               = False
        | (str char at u 8) != 45         = False
        | (str char at u 13) != 45        = False
        | (str char at u 18) != 45        = False
        | (str char at u 23) != 45        = False
        | not (uu is hex range u 0 8)     = False
        | not (uu is hex range u 9 13)    = False
        | not (uu is hex range u 14 18)   = False
        | not (uu is hex range u 19 23)   = False
        | not (uu is hex range u 24 36)   = False
        | otherwise =
          var_nib = uu hex val (str char at u 19)
          (var_nib >= 8) and (var_nib <= 11)

fn :: uuid version String => Int
      uuid version u      =
        | not (uuid is valid u) = 0 - 1
        | otherwise             = uu hex val (str char at u 14)

---

27.5. Garanties algorísmiques, memòria RMM1/RMM2 i les 5 Regles d'Or de uuid

• Garantia algorísmica i de seguretat: uuid v7 at t1 < uuid v7 at t2 garanteix ordre lexicogràfic monòton creixent amb el temps, ideal per a índexs btree i bases de dades.
• Complexitat de pila $O(1)$ amb TCO: Tots els bucles recursius a src/main/ridgun/lib/uuid.rg estan en posició de cua, de manera que ridgunc els compila a salts natius sense creixement de pila.
• Memòria determinista (RMM1/RMM2): Zero pauses de recol·lector de brossa; totes les estructures intermèdies s'alliberen de forma determinista en sortir de l'àmbit.
• Verificació contínua: Provada exhaustivament amb stable check i la suite automatitzada src/test/ridgun/test uuid.rg.

Les 5 Regles d'Or en programar amb uuid

1. Declara import uuid a l'inici del fitxer i aprofita l'equivalència entre espais i guions baixos perquè el teu codi es llegeixi com a prosa.
2. Alinea les teves canonades de dades amb =: encadena les crides a uuid en passos amb nom propi i deixa que stable format alineï les columnes.
3. Aprofita les funcions totals de uuid a les teves guardes |: comprova els valors de retorn o desembolica els ADTs amb pattern matching en lloc d'assumir que l'entrada externa sempre és vàlida.
4. Evita copiar grans estructures si només necessites consultar un camp: recorda que en RMM2 els arguments d'entrada no incrementen ni decrementen comptadors (+0 / -0).
5. Combina uuid amb test (import test): escriu sempre assercions amb assert equals o assert true per fixar els invariants del teu domini.

---

Al Capítol 28 passarem a explorar en profunditat la lib log (La lib log — Logging Estructurat NDJSON i Redacció Automàtica de Secrets).