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F# と遊ぼう! パイプライン・シーケンス・コンピュテーション式

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前回につづきまして,fsi (F# Interactive) を使って遊んでみたいと思います。

関数合成

合成演算子 (>>) は2個の関数を受け取って合成した関数を返します。

>letf1x=x+2-letf2x=x*2-letf3=f1>>f2-;;valf1:x:int->intvalf2:x:int->intvalf3:(int->int)>f35;;valit:int=14

f1 は 2 を足す。f2 は 2 を掛ける。f3 は f1 と f2 を合成。f3 5を実行すると,まず f1 が呼ばれて,その結果で f2 が呼ばれて,その結果が返っていることが分かります。
((5 + 2) * 2) = 14

逆向き <<もできます。

>(f1<<f2)5;;valit:int=12

この場合は先に f2 が呼ばれて,次に f1 が呼ばれていますね。
((5 * 2) + 2) = 12

パイプライン処理

似た感じのものでパイプライン処理というのもあります。シェルのパイプのようなもので,前段の結果を後段の引数として渡してチェーン形式で書けます。Elixir にも同様の機能がありますね。なんと Ruby でも導入が検討されてるという話もあります。1

旧来の関数の呼び方だと括弧が入れ子になるので,呼び出し階層が深くなると読みづらくなります。パイプラインを使うと順番に並ぶので読みやすくなります。

>letaddxy=x+y;;valadd:x:int->y:int->int>(add5(add4(add3(add21))));;valit:int=15>1|>add2|>add3|>add4|>add5;;valit:int=15

もう一つ,上記の例だと興味深いことが起こっています。パイプラインの前段から受け取る値は1つですが,addは x と y を受け取ることになっています。もう一つの引数を部分適用することで引数が1つの関数に変化しているため,パイプラインでつなぐことができるようになっています。

パイプラインも逆向きにできますが,連続した場合は複数の引数を渡すという意味になるみたいです。

>add<|2<|3;;valit:int=5

合成演算子と組み合わせることでそれっぽくできます。

>add5<<add4<<add3<<add2<|1;;valit:int=15

でも,まぁ実際はこんなの混在させたら可読性が低くて仕方ないと思いますけどね。。

参考:
https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/fsharp/language-reference/functions/#function-composition-and-pipelining

シーケンス

シーケンスは IEnumerable<T>のエイリアスらしいです。ほほう。ということは,遅延評価的な感じなんですかね。

>seq{1..10};;valit:seq<int>=seq[1;2;3;4;...]

Seq モジュールは,シーケンスに関連するヘルパー。

foldは JS でいうと Array.reduce のようなものですね。

>seq{1..10}|>Seq.fold(funaccx->acc+x)0;;valit:int=55

でも reduceっていうのもありますね。こっちは初期値を受け取りません。第一要素がアキュムレーターの初期値になります。JS だと初期値を省略したときはこっちの挙動になりますね。

>seq{1..10}|>Seq.reduce(funaccx->acc+x);;valit:int=55

シーケンス式

シーケンス式なるものがありますね。
というか,seq {1 .. 10}もその1つです。

なんか色々できます。
例えば,複数のシーケンスをネストさせるような処理は以下のように書けます。

>seq{-forain1..3do-forbin1..3do-yieldsprintf"%d*%d=%d"ab(a*b)-};;valit:seq<string>=seq["1*1=1";"1*2=2";"1*3=3";"2*1=2";...]

参考
https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/fsharp/language-reference/sequences

コンピュテーション式

コンピュテーション式は,マクロで DSL をライブラリ化するための仕組みです。構文の意味を特定のドメインに特化した形にカスタマイズできます。実は,シーケンス式もコンピュテーション式の一種です。F# コアには,他にも非同期ワークフローやクエリ式(DBを扱う)があります。また,ワークフロービルダークラスを作成して独自のワークフローを定義することもできます。

Haskell の do記法に似た感じのもので,主にモナドを扱うためのものですが,必ずしもモナド専用というわけではありません。

それでは簡単なの作ってみます。

>// 1.-typeScriptBuilder()=-memberthis.Bind(p,rest)=-printfn"let! %A"p-restp-memberthis.Delay(f)=-fun()->f()-memberthis.Return(x)=-x-;;typeScriptBuilder=classnew:unit->ScriptBuildermemberBind:p:'b*rest:('b->'c)->'cmemberDelay:f:(unit->'a)->(unit->'a)memberReturn:x:'d->'dend>// 2.-letscript=newScriptBuilder();;valscript:ScriptBuilder>// 3.-letexp=script{-letx=3-let!y=4-returnx+y-}-;;valexp:(unit->int)>// 4.-exp();;let!4valit:int=7

1.まずは,Builder (ScriptBuilder) を定義します。

  • Bindlet!キーワードのときの挙動をラップします。
    ここでは printfnを噛ませています。
  • Delayは計算式を関数としてラップします。
    ここでは結果を返す関数を定義しています。
  • Returnは return キーワードで呼び出されます。
    ここではそのまま返しています。

2.続いて,Builder のインスタンスを scriptにバインドします。
  これで script { ... }が使えるようになります。

3.スクリプト式を実行して exp にバインドします。

4.exp を実行します。
  let! 4が出力されて,7 が返ります。

もし,Delayを入れてなければ,script { ... }の時点で let! 4が出力されることになります。

参考:
Computation Expressions(※公式の日本語版は訳がへん)
https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/fsharp/language-reference/computation-expressions
F# の基本を越えて - ワークフロー
https://www.infoq.com/jp/articles/pickering-fsharp-workflow/

つづく?

そろそろ fsi では厳しくなってきたなぁ(汗

ということで,それでは Happy Holidays 🎅


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