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

do Notation Equivalents
in JVM languages:
Scala, Kotlin, Clojure
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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
lagénorhynque カマイルカ
株式会社スマートラウンド
2

での発表テーマ
JJUG CCC 2024 Fall
map関数の内部実装から探るJVM⾔語のコレクション
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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)
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
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
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簡潔に書き換える構⽂として do 記法がある
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
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]

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

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
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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]
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ライブラリの関数を利⽤する
Arrow nullable
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()
}
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ライブラリでの実例
らしく関数型の設計パターンを実装し
ているライブラリ
関数
関数
関数
関数
関数
モナドライブラリ
関数
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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
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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)
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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]))
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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))))
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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))))
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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)
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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)
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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
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の記法、の式が他⾔語でも
たまにほしくなる
メタプログラミングによる構築は楽しい
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