第三回 Fun Fan Fsharp 発表資料

1. カスタムオペレーション
ハンズオン
【第三回】 Fun Fan Fsharp 発表資料

2. 自己紹介
京德 優希 （きょうとく ゆうき）
１９９４年１２月２０日生まれ（現在２６歳）
Twitter : ゆきあん@snowapricot47
2018年、神奈川県立産業技術短期大学校を卒業
卒業研究で関数型プログラミング（F#）を知る
好きなプログラミング言語：F#/Elm
趣味：ボードゲーム

3. 背景
前回の発表の続き
カスタムオペレーションのまともなドキュメントがない
（今のところ、4.1の英語の仕様書が読みやすいかな？
カスタムオペレーション楽しいよ、という布教活動がしたい
F# 6.0 でオーバーロードもできるようになったし、機運もあるかも
というか純粋に仲間が欲しいです

4. 今回のスコープ
1. カスタムオペレーションの基本
2. 「Yield」「For」が必要な理由
3. ProjectionParameterAttribute
4. CustomOperationAttributeのプロパティ
1. MaintainsVariableSpace
2. AllowIntoPattern

5. コンピュテーション式の基本
中括弧（「{」と「}」のこと）で囲われた「式」の部分について、「オブジェクト」のメソッド
呼び出しに置き換える
特に決まりはないが、「～Builder」という名前のクラスを作るのが一般的
※以降の説明では、「オブジェクト」を「builder」という変数で表記します
オブジェクト {
式
}
type HogeBuilder() =
...
let builder = HogeBuilder()

6. カスタムオペレーションの基本
メソッドに「CustomOperationAttribute」を
つけると使用可能になる
コンストラクタの引数の文字列が
コンピュテーション式内でのキーワードになる
メソッドには一つ以上の引数が必要
二つ目以降の引数の数が
キーワードの引数の数になる
[<CustomOperation("custom0")>]
member _.Custom0(v) = ...
[<CustomOperation("custom1")>]
member _.Custom1(v, arg1) = ...
[<CustomOperation("custom2")>]
member _.Custom2(v, arg1, arg2) = ...
builder {
custom0
custom1 "arg1"
custom2 "arg1" "arg2"
}

7. カスタムオペレーションの基本
変換はこんな感じ
ラムダ式のほうがわかりやすいはず
カスタム演算の結果が
次のカスタム演算の第一引数に入る
builder {
custom0
custom1 "aaa"
custom2 "bbb" "ccc"
}
builder.Yield()
|> fun v -> builder.Custom0(v)
|> fun v -> builder.Custom1(v, "aaa")
|> fun v -> builder.Custom2(v, "bbb", "ccc")
builder.Custom2(
builder.Custom1(
builder.Custom0(
builder.Yield()
), "aaa"
), "bbb", "ccc"
)

8. 「Yield」「For」が必要な理由
「Yield」
カスタム演算以外からカスタム演算の時に呼び出し
必ず実装する必要あり（最初は非カスタム演算扱い
「For」
カスタム演算からカスタム演算以外の時に呼び出し
カスタム演算のみの場合は実装しなくてもよい
色が変わるときに呼び出されるイメージ
builder {
printfn "aaa"
custom0
printfn "bbb"
custom0
}
builder {
// 初期状態
custom0
printfn “ccc"
custom0
}

9. 「Yield」「For」が必要な理由
「Yield」「For」の変換はこんな感じ
「可変空間」(XXX)の受け渡しが
行われる
builder {
printfn "aaa"
custom0
printfn "bbb"
custom0
}
printfn "aaa"
builder.Yield(XXX)
|> fun v -> builder.Custom0(v)
|> fun v -> builder.For(v, fun XXX ->
printfn "bbb"
builder.Yield(XXX)
)
|> fun v -> builder.Custom0(v)

10. 「Yield」「For」が必要な理由
「可変空間」は宣言された変数のタプルとなる
let や for などが該当する
builder {
let x = 0
custom1 "aaa"
}
let x = 0
builder.Yield(x)
|> fun v -> builder.Custom1(v, "aaa")
builder {
let x = 0
let y = 0
custom1 "bbb"
}
let x = 0
let y = 1
builder.Yield(x,y)
|> fun v -> builder.Custom1(v, "bbb")

11. ProjectionParameterAttribute
カスタムオペレーションの引数に付与する属性
可変空間の状態を引数にした関数として受け取る
[<CustomOperation("custom_f")>]
member _.CustomF(v, f) = f v
[<CustomOperation("custom_f_pp")>]
member _.CustomFPP(v, [<ProjectionParameter>] f) = f v

12. ProjectionParameterAttribute
両方とも同じ結果になる
見た目が関数っぽくないけど関数
builder {
let value = 0
custom_f (fun x -> x + 1)
}
builder {
let value = 0
custom_f_pp (value + 1)
}

13. MaintainsVariableSpace
カスタムオペレーションを呼び出すと、
可変空間がリセットされる
可変空間を維持するためには、
このプロパティをtrueにする
これでProjectionParameterが
直感的に使える
非カスタム空間以外をまたぐ場合にも有効
[<CustomOperation("custom_f_pp_mvs", MaintainsVariableSpace=true)>]
member _.CustomFPPMVS(v, [<ProjectionParameter>] f) = f v
builder {
let value = 0
custom_f_pp (value + 1)
custom_f_pp (value + 2)
}

14. MaintainsVariableSpace
これでProjectionParameterを持った
カスタムキーワードを並べられる
非カスタム空間を正しくまたげるようになる
builder {
let value = 0
custom_f_pp_mvs (value + 1)
custom_f_pp_mvs (value + 2)
}
let a = 1
builder.Yield(a)
|> fun v -> builder.Custom0(v)
|> fun v -> builder.For(v, fun a ->
let b = 2
builder.Yield(a,b)
)
|> fun v -> builder.Custom0(v)
builder {
let a = 1
custom0_mvs
let b = 2
custom0_mvs
}

15. AllowIntoPattern
カスタム演算で値を変えているのに、同じ変数を使うのに違和感
このプロパティをtrueにすることで、
カスタム演算の結果をintoキーワードで変数に束縛できる（For変換が行われる）
[<CustomOperation("custom_f_pp_aip", AllowIntoPattern=true)>]
member _.CustomFPPAIP(v, [<ProjectionParameter>] f) = f v

16. AllowIntoPattern
intoキーワードの後に変数を宣言するイメージ
これで違和感が消えるかも
builder {
let value1 = 0
custom_f_pp_aip (value1 + 1) into value2
custom_f_pp_aip (value2 + 2)
}
let value1 = 0
builder.Yield(value1)
|> fun v -> builder.CustomFPPAIP(v, fun value1 -> value1 + 1)
|> fun v -> builder.For(v, fun value2 -> builder.Yield(value2))
|> fun v -> builder.CustomFPPAIP(v, fun value2 -> value2 + 2)

17. ハンズオン！
今回は Visual Studio Code で行います
F# 6.0 に依存している部分はないはずなので、
手元に環境がない人は下記のサイトで触ってみてください
WebAssembly F# Compiler (fsbolero.io)
https://tryfsharp.fsbolero.io/
使用するソース（コメントにURLを張る
builder.fsx (github.com)
https://gist.github.com/snowapricot47/fc933c5eb738b2bba5bbfbb177590391

18. 参考になるページ
FSharpSpec-4.1-latest.pdf (67ページ～)
https://fsharp.org/specs/language-spec/4.1/FSharpSpec-4.1-latest.pdf
コンピュテーション式 - F# | Microsoft Docs
https://docs.microsoft.com/ja-jp/dotnet/fsharp/language-
reference/computation-expressions
詳説コンピュテーション式 - ぐるぐる～ (hatenablog.com)
https://bleis-tift.hatenablog.com/entry/computation-expression
状態遷移とコンピュテーション式 - 捨てられたブログ (recyclebin.jp)
https://blog.recyclebin.jp/archives/4372

19. ご視聴ありがとうございました
感想とかもらえると嬉しいです（励みになります）