do Notation Equivalents in JVM languages: Scala, Kotlin, Clojure

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November 22, 24

#haskell #scala #kotlin #clojure #関数型プログラミング #JVM言語 #モナド #do記法 #メタプログラミング

スライド概要

Haskellでお馴染みのdo記法(do notation)がJVM言語Scala, Kotlin, Clojureでは言語機能やライブラリ実装としてどのように実現されているか、簡単に探ってみよう。

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「楽しく楽にcoolにsmartに」を理想とするprogrammer/philosopher/liberalist/realist。 好きな言語はClojure, Haskell, Python, English, français, русский。 読書、プログラミング、語学、法学、数学が大好き! イルカと海も大好き🐬

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各ページのテキスト
1.

do Notation Equivalents in JVM languages: Scala, Kotlin, Clojure 1

2.

lagénorhynque カマイルカ 株式会社スマートラウンドのシニアエンジニア スタートアップの起業家と投資家のための業務効 率化 連携プラットフォームを開発している 主要技術スタック の運営企業 などの関数型⾔語と関数型プログ ラミングの実践が好き と ⾔語での開発実務 に⻑く取り組んできた 2

3.

JJUG CCC 2024 Fallでの発表テーマ map関数の内部実装から探るJVM⾔語のコレクション 3

4.

Haskellの do 記法 4

5.

モナドを扱い始めると >>= (bind)演算⼦がネストして いく(⼀種のcallback hell) λ> :{ λ| -- 例としてMaybe λ| Just 2 >>= \x -> λ| Just 10 >>= \y -> λ| return $ x ^ y λ| :} Just 1024 it :: Num b => Maybe b 先⾏する計算の⽂脈を引き継ぐという意味では⾃然な 表現かも 読み書きにはあまり優しくないが 5

6.
[beta] 
簡潔に書き換える構⽂として do 記法がある
λ> :{
λ| do
λ|
x <- Just 2
λ|
y <- Just 10
λ|
return $ x ^ y
λ| :}
Just 1024
it :: Num b => Maybe b
λ> :{ -- リストに対しても同様に
λ| do
λ|
x <- [1, 2, 3]
λ|
y <- [4, 5]
λ|
return $ x * y
λ| :}
[4,5,8,10,12,15]
it :: Num b => [b]

のように ネストしたコードではなく 命令型の
プログラム⾵のフラットなコードになる
7.

Scalaの場合 7

8.

モナドに相当する構造を扱い始めると flatMap, map がネストしていく // 例としてOption scala> Some(2).flatMap(x => | Some(10).map(y => | scala.math.pow(x, y).toInt | ) | ) val res0: Option[Int] = Some(1024) 8

9.

簡潔に書き換える構⽂として for 式がある scala> for | x <- Some(2) | y <- Some(10) | yield scala.math.pow(x, y).toInt val res1: Option[Int] = Some(1024) // Seqに対しても同様に scala> for | x <- Seq(1, 2, 3) | y <- Seq(4, 5) | yield x * y val res2: Seq[Int] = List(4, 5, 8, 10, 12, 15) 9

10.

Kotlinの場合 10

11.

nullable (nullになりうる値)に対して >>> import kotlin.math.pow >>> (2.0 as Double?)?.let { x -> ... (10.0 as Double?)?.let { y -> ... x.pow(y).toInt() ... } ... } res1: kotlin.Int = 1024 11

12.
[beta] 
Iterableに対して
>>> listOf(1, 2, 3).flatMap { x ->
...
listOf(4, 5).map { y ->
...
x * y
...
}
... }
res2: kotlin.collections.List<kotlin.Int> = [4, 5, 8, 10, 12,
15]

12
13.

ライブラリArrowのnullable関数を利⽤する import arrow.core.raise.nullable import kotlin.math.pow nullable { val x = (2.0 as Double?).bind() val y = (10.0 as Double?).bind() x.pow(y).toInt() } 13

14.
15.

Clojureの場合 15

16.

nilable (nilになりうる値)に対して user> (when-let [x 2] (when-let [y 10] (long (clojure.math/pow x y)))) 1024 16

17.

seqable (シーケンス化できる値)に対して ;; mapcat (= map + concat)とmap user> (mapcat (fn [x] (map (fn [y] (* x y)) [4 5])) [1 2 3]) (4 5 8 10 12 15) ;; forマクロ(内包表記) user> (for [x [1 2 3] y [4 5]] (* x y)) (4 5 8 10 12 15) 17

18.

モナドをプロトコルとして抽象化してみる (defprotocol Monad (return [this x]) (bind [this f m])) 18

19.

do記法相当の構⽂をマクロとして定義する (defmacro mlet [monad bindings & body] (if-some [[sym m & bindings] (seq bindings)] `(bind ~monad (fn [~sym] (mlet ~monad ~bindings ~@body)) ~m) `(return ~monad (do ~@body)))) 19

20.

Monad プロトコルのメソッドに対する実装を与える ;; nilableに対する実装 (def nilable-monad (reify Monad (return [_ x] (identity x)) (bind [_ f m] (when (some? m) (f m))))) ;; seqableに対する実装 (def seqable-monad (reify Monad (return [_ x] (list x)) (bind [_ f m] (mapcat f m)))) 20

21.

mlet マクロを使ってみる ;; nilable値の場合 do-notation> (mlet nilable-monad [x 2 y 10] (long (clojure.math/pow x y))) 1024 ;; seqable値の場合 do-notation> (mlet seqable-monad [x [1 2 3] y [4 5]] (* x y)) (4 5 8 10 12 15) 21

22.

mlet マクロを使った式を展開してみる do-notation> (clojure.walk/macroexpand-all '(mlet ...省略...)) (do-notation/bind nilable-monad (fn* ([x] (do-notation/bind nilable-monad (fn* ([y] (do-notation/return nilable-monad (do (long (clojure.math/pow x y)))))) 10))) 2) 22

23.

ライブラリでの実例 の 実装 マクロ モナドライブラリ マクロ モナドを含む 圏論に由来する抽象 を扱うライブラリ マクロ 23

24.

の 記法、 たまにほしくなる の 式が他⾔語でも メタプログラミングによる 構築は楽しい 24

25.

Further Reading Haskell Scala 25

26.

Kotlin 26

27.