ジェネレータで無限を手玉に取る術

ジェネレータで

無限を手玉に取る術

Techniques for controlling infinity using generator

2020-02-11 PHPerKaigi 2020 Day 2

Coconeri Hall, Nerima, Tokyo #phperkaigi

お前誰よ

• うさみけんた (@tadsan) / Zonu.EXE
• GitHub/Packagistでは id: zonuexe
• ピクシブ株式会社 pixiv運営本部
• Emacs Lisper, PHPer, Rubyist
• Emacs PHP Modeのメンテナ引き継ぎました
• 好きなリスプはEmacs Lispです
• Qiitaに記事を書いたり変なコメントしてるよ

近況

本日のお題

‒ジェネレータで無限を手玉に取る術 PHPerKaigi 2020

https://fortee.jp/phperkaigi-2020/proposal/5b1651a5-0a01-4b49-b338-e332f981bf5d

無限を手玉に取る

元ねたがある

いますぐ皆さんに函数プログラミングを学べという話ではない

(個人的に)大事なのは以下のページ

言ってることはよくわからんがカッコイイ

何が言いたいのか？

遅延評価必要になるまで計算を遅らせる

関数型知識ゼロでもその神髄の一端をいとも簡単に扱える機能がPHPにはある

ここまで言えばおわかりですね？

ジェネレータ

Generator

ジェネレータとは何か？

「PHPでforeachで反復できるものは何でしょう？」配列、オブジェクト、Iterator、そして“ジェネレータ”です。ジェネレータは言語によってコルーチン、semicoroutineやFiberとも呼ばれるものと同等の言語機能であり、SICPのような計算機科学の教科書で説明されるストリーム・無限リストを簡潔に実現できます。foreachループで配列を反復するのは既に作成済みのデータを頭から辿っていくだけのものであるのに対して、ジェネレータは配列のキーや要素に相当するものを計算によって生み出すことができるため、省メモリで効率のよい計算が可能です。このトークではジェネレータの基礎概念と、実際に応用できるパターンについて紹介していきます。‒ジェネレータで無限を手玉に取る術 PHPerKaigi 2020 https://fortee.jp/phperkaigi-2020/proposal/5b1651a5-0a01-4b49-b338-e332f981bf5d

この説明で全部なのですが…

ざっくり説明していきます

「PHPでforeachで反復できるものは何でしょう？」配列、オブジェクト、Iterator、そして“ジェネレータ”です。‒ジェネレータで無限を手玉に取る術 PHPerKaigi 2020 https://fortee.jp/phperkaigi-2020/proposal/5b1651a5-0a01-4b49-b338-e332f981bf5d

ジェネレータはforeachできる

配列を代用できる場面がある

全てを置き換えるものではない

あくまでforeachで順次実行するもののみ

その他の反復可能オブジェクトについては今回触れません

iterable擬似型 (PHP 7.1)

擬似型とは実態のある一種類の型ではなく同じように扱える複数の型とクラスをひとまとめにした便宜上のもの

iterable = foreachできる値

おまけ: 擬似型

前述したように特定の型ではないが、型宣言(引数・戻り値)の型として記述できる

callable擬似型関数として呼び出せる値

おまけ: iterableと型定義

DocCommentに型を書くときキーと値の型を書ける

iterable<int,string>やGenerator<int,string>のように

PhpStormは未対応なのでiterable|string[] で代用…

おまけ: iterableと型定義

iterableの型をちゃんと書いておくとforeachの中身も静的解析できる

PHPStanは書かないと叱ってくれる

JetBrainsさん早くPhpStorm対応して(deep-assocプラグインで補完可能)

詳細は｢2018年のPHPDoc事情とPSR-5｣に書きました

置換できる可能性がある

<?php

// どこかから取得してきたIDリスト

$target_ids = [85490, 54352, 34242, 45090];

foreach ($target_ids as $id) {shori($id);}

置換できる可能性がある

<?php

// ジェネレータのイメージ

$target_ids = function () { ... };

foreach ($target_ids as $id) {shori($id);}

ジェネレータは言語によってコルーチン、semicoroutineやFiberとも呼ばれるものと同等の言語機能であり、‒ジェネレータで無限を手玉に取る術 PHPerKaigi 2020 https://fortee.jp/phperkaigi-2020/proposal/5b1651a5-0a01-4b49-b338-e332f981bf5d

用語 (呼ばれかた)

言語によって呼びかたや機能が若干違います

JavaScriptやPythonのジェネレータはPHPと似ています

RubyにはEnumeratorとFiberというものがあります

コルーチン (coroutine)

ジェネレータは古典的なコルーチンと同等のものですが、現代でコルーチンと呼ばれているものは意味がかなり拡大しているので注意が必要です

SICPのような計算機科学の教科書で説明されるストリーム・無限リストを簡潔に実現できます。‒ジェネレータで無限を手玉に取る術 PHPerKaigi 2020 https://fortee.jp/phperkaigi-2020/proposal/5b1651a5-0a01-4b49-b338-e332f981bf5d

SICP

計算機プログラムの構造と解釈

‒計算機プログラムの構造と解釈 第2版

https://www.amazon.co.jp/dp/4798135984

Webで無料でも読めます

‒計算機プログラムの構造と解釈 第2版

https://sicp.iijlab.net/fulltext/

‒アスペ日記 非公式PDF版SICP・新訳

https://takeda25.hatenablog.jp/entry/20151030/1446174031

計算機科学の入門書という扱いだが､簡単な本ではない

この本の序盤2章あたりに書いてあること

(二値の組を持つオブペアジェクト)があれば様々なデータ構造が作れる

ペアの片方を関数で遅延させることでストリーム(遅延リスト)というものが作れる

ストリーム (遅延リスト)

配列・オブジェクトのようなものとクロージャがあれば実現できる

PHPで実装してみた

https://github.com/zonuexe/phperkaigi-generator/blob/master/stream.php

ストリームでできることはジェネレータで表現できる

foreachループで配列を反復するのは既に作成済みのデータを頭から辿っていくだけのものであるのに対して、ジェネレータは配列のキーや要素に相当するものを計算によって生み出すことができるため、省メモリで効率のよい計算が可能です。‒ジェネレータで無限を手玉に取る術 PHPerKaigi 2020 https://fortee.jp/phperkaigi-2020/proposal/5b1651a5-0a01-4b49-b338-e332f981bf5d

ということで、ジェネレータを説明します

ジェネレータの書きかた

ジェネレータ=特別な関数

関数定義(メソッド・クロージャを含む)の中でyieldと書くとジェネレータになる

yieldに渡した値はforeachの値として受け渡される

PHPUnit dataProvider

テストケースに必要なパラメータを生成するメソッド

配列を返すように作るのが一般的だが、実はジェネレータでも作れる

基本的なジェネレータ

<?php

// どこかから取得してきたIDリスト

f$target_ids = [85490, 54352, 34242, 45090];

foreach ($target_ids as $id) {shori($id);}

基本的なジェネレータ

<?php

// どこかから取得してきたIDリスト

f$target_ids = [85490, 54352, 34242, 45090];

foreach ($target_ids as $id) {shori($id);}