# s01: The Agent Loop

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> *"One loop & Bash is all you need"* -- 1つのツール + 1つのループ = エージェント。

## 問題

言語モデルはコードについて推論できるが、現実世界に触れられない。ファイルを読めず、テストを実行できず、エラーを確認できない。ループがなければ、ツール呼び出しのたびにユーザーが手動で結果をコピーペーストする必要がある。つまりユーザー自身がループになる。

## 解決策

```
+--------+      +-------+      +---------+
|  User  | ---> |  LLM  | ---> |  Tool   |
| prompt |      |       |      | execute |
+--------+      +---+---+      +----+----+
                    ^                |
                    |   tool_result  |
                    +----------------+
                    (loop until stop_reason != "tool_use")
```

1つの終了条件がフロー全体を制御する。モデルがツール呼び出しを止めるまでループが回り続ける。

## 仕組み

1. ユーザーのプロンプトが最初のメッセージになる。

```python
messages.append({"role": "user", "content": query})
```

2. メッセージとツール定義をLLMに送信する。

```python
response = client.messages.create(
    model=MODEL, system=SYSTEM, messages=messages,
    tools=TOOLS, max_tokens=8000,
)
```

3. アシスタントのレスポンスを追加し、`stop_reason`を確認する。ツールが呼ばれなければ終了。

```python
messages.append({"role": "assistant", "content": response.content})
if response.stop_reason != "tool_use":
    return
```

4. 各ツール呼び出しを実行し、結果を収集してuserメッセージとして追加。ステップ2に戻る。

```python
results = []
for block in response.content:
    if block.type == "tool_use":
        output = run_bash(block.input["command"])
        results.append({
            "type": "tool_result",
            "tool_use_id": block.id,
            "content": output,
        })
messages.append({"role": "user", "content": results})
```

1つの関数にまとめると:

```python
def agent_loop(query):
    messages = [{"role": "user", "content": query}]
    while True:
        response = client.messages.create(
            model=MODEL, system=SYSTEM, messages=messages,
            tools=TOOLS, max_tokens=8000,
        )
        messages.append({"role": "assistant", "content": response.content})

        if response.stop_reason != "tool_use":
            return

        results = []
        for block in response.content:
            if block.type == "tool_use":
                output = run_bash(block.input["command"])
                results.append({
                    "type": "tool_result",
                    "tool_use_id": block.id,
                    "content": output,
                })
        messages.append({"role": "user", "content": results})
```

これでエージェント全体が30行未満に収まる。本コースの残りはすべてこのループの上に積み重なる -- ループ自体は変わらない。

## 変更点

| Component     | Before     | After                          |
|---------------|------------|--------------------------------|
| Agent loop    | (none)     | `while True` + stop_reason     |
| Tools         | (none)     | `bash` (one tool)              |
| Messages      | (none)     | Accumulating list              |
| Control flow  | (none)     | `stop_reason != "tool_use"`    |

## 試してみる

```sh
cd learn-claude-code
python agents/s01_agent_loop.py
```

1. `Create a file called hello.py that prints "Hello, World!"`
2. `List all Python files in this directory`
3. `What is the current git branch?`
4. `Create a directory called test_output and write 3 files in it`