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これからのJavaScript 関数型プログラミングとECMAScript 6 /46 1

自己紹介 • 名前：安田裕介 • Trifortに今年４月入社の新卒１年生 • JavaScript, Scala, C++が好き • Webフロントエンジニアやってます • GitHubアカウント: TanUkkii007 この資料に出てくるサンプルコードはhttps://github.com/TanUkkii007/js_pitch_sample_codeにあります /46 2

Webアプリケーション開発の現状 /46 より大規模に • クライアントマシンのパフォーマンスの向上 • WebブラウザのAPIの充実 • ランタイムの強化 • SPAやMVCの導入 • JavaScriptのサーバーサイドへの進出 3

スケーラブルで保守性の高いコードを JavaScriptで書く必要がある /46 4

どうやって？ • 短く書く • 変更しない（させない） /46 5

今日話す内容 /46 • 関数型プログラミング • 第一級オブジェクトとしての関数 • 不変性 • 副作用をなくす • 不変なデータ • ECMAScript 6 • const • 分割代入（デストラクチャリング） • 末尾呼び出し最適化 • for-ofループ 6

関数型プログラミングスケーラブルで保守性の高いコードを構築する手法として関数型プログラミングが注目されている関数型のスタイルを言語レベルでサポートしたものが関数型プログラミング言語 e.g. Lisp, Scheme, SML, Erlang, Haskell, OCaml, F#, Scala /46 7

JavaScriptは関数型プログラミング言語ではないしかし関数型プログラミングの考え方は大規模化するコードに立ち向かう際に役に立つ /46 8

JavaScriptとは • Javaのシンタックス • Selfのプロトタイプ • Schemeの第一級関数オブジェクトポータビリティに優れたダイナミックな言語 /46 9

JavaScriptとは • Javaのシンタックス • Selfのプロトタイプ • Schemeの第一級関数オブジェクト JavaScriptの先祖であるSchemeが　関数型プログラミング言語＝＞JavaScriptでもある程度関数型プログラミングが可能 10 /46

関数型プログラミングの構成要素 • 第一級オブジェクトとしての関数 • イミュータビリティ（不変性） 11 /46

• 第一級オブジェクトとしての関数 • イミュータビリティ（不変性） 12 /46

第一級オブジェクトとしての関数とはオブジェクトとしてのすべての能力をもつ関数である 13 /46

オブジェクト（値）は 1 //変数に代入できる! 2 var one = 1;! 3 //関数からの返り値として返すことができる! 4 function getOne() {! 5 return 1;! 6 }! 7 //関数の引数として渡すことができる! 8 function identity(num) {! 9 return num;! 10 }! 11 //意味はないが値が書けるところにはどこにでも書ける! 12 1;! 13 "1";! 14 //メンバーとしてメソッドをもつ! 15 "1".toString();! 16 //メンバーとしてプロパティをもつ! 17 "1".length;! 14 /46

関数オブジェクトも同様 1 //変数に関数を代入する! 2 var func = function() {};! 3 //関数からの返り値として関数を返す! 4 function emptyFunc() {! 5 return function() {};! 6 }! 7 ///関数の引数として関数を渡す! 8 function result(f) {! 9 return typeof f === 'function' ? f() : f; ! 10 }! 11 //意味はないが値が書けるところにはどこにでも書ける! 12 (function(){});! 13 func;! 14 //関数がメンバーとしてメソッドをもつ! 15 (function(){}).apply(null, []);! 16 //関数がメンバーとしてプロパティをもつ! 17 (function(){}).length;! 15 /46

関数オブジェクトを用いれば短いコードで柔軟な処理が可能だ Array.prototype.reduceの例＊配列の要素を集約し１つの値にする reduce(callback(prev, next, index, array){}, initial) 16 /46

1 //合計! 2 [0,1,2,3,4,5].reduce(function(prev, current) {! 3 return prev + current;! 4 });! 5 // > 15! 6 //平均! 7 [0,1,2,3,4,5].reduce(function(prev, current, index, array) {! 8 return prev + current/array.length;! 9 });! 10 // > 2.5! 11 //最大値! 12 [0,1,2,3,4,5].reduce(function(prev, current, index, array) {! 13 return prev < current ? current : prev;! 14 });! 15 // > 5! 16 //配列の平坦化! 17 [! 18 [1,2,3,4,5],! 19 [6,7,8,9,10],! 20 [11,12,13,14,15],! 21 [16,17,18,19,20],! 22 ].reduce(function(prev, current) {! 23 return prev.concat(current);! 24 }, []);! 25 // > [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, /46 17, 18, 19, 20]! 17

• 第一級オブジェクトとしての関数 • イミュータビリティ（不変性） 18 /46

JavaScriptはSchemeから関数オブジェクトを受け継いだが、イミュータビリティ（不変性）は受け継がなかった /46 ! JavaScriptはダイナミックであることを選んだ 19

JavaScriptは言語としてイミュータビリティを提供しない。なのでイミュータビリティを実現したければ、プログラマーの手によってなしとげなければならない 20 /46

副作用副作用とはプログラミングにおける副作用（ふくさよう）とは、ある機能がコンピュータの(論理的な)状態を変化させ、それ以降で得られる結果に影響を与えることをいう。 wikipedia 関数型プログラミングでは副作用を徹底的に排除する 21 /46

/46 副作用をもつ関数の例副作用がある関数は有意な値を返さない特徴がある 1 // 1/2! 2 var half = {! 3 numer: 1,! 4 denom: 2! 5 };! 6 console.log(half.numer + '/' + half.denom);! 7 // > 1/2! 8 //halfに1を足す! 9 function plusOne() {! 10 half.numer += half.denom;! 11 }! 12 //rationalをnumで割る! 13 function devide(rational, num) {! 14 rational.denom *= num;! 15 }! 16 plusOne();! 17 // > undefined! 18 console.log(half.numer + '/' + half.denom);! 19 // > 3/2! 20 devide(half, 2);! 21 // > undefined! 22 console.log(half.numer + '/' + half.denom);! 23 // > 3/4! 22

副作用をもたない関数の例 • 外部のデータや状態に依存しない • 外部のデータや状態を変更しない • 引数をもとにただマップ（写像）するだけ 23 /46

1 //分数r1とr2を足す関数! 2 function plus(r1, r2) {! 3 return {! 4 numer: r1.numer*r2.denom + r2.numer* r1.denom,! 5 denom: r1.denom*r2.denom! 6 };! 7 }! 8 // 1/2! 9 var half = {! 10 numer: 1,! 11 denom: 2! 12 };! 13 // 1/4! 14 var quarter = {! 15 numer: 1,! 16 denom: 4! 17 };! 18 // 1/2 + 1/4! 19 var threeOverFour = plus(half, quarter);! 20 ! 21 console.log(threeOverFour.numer + '/' + threeOverFour.denom);! 22 // > 6/8! 23 console.log(half.numer + '/' + half.denom);! 24 // > 1/2! 25 console.log(quarter.numer + '/' + quarter.denom);! 26 // > 1/4 24 /46

副作用をもたない関数の利点 /46 • 汎用性が高い • 安全である • 結果を予測できる 25

おなじみの副作用をもつ関数 1 // DOM API! 2 image.setAttribute('href', 'image.png');! 3 element.appendChild(child);! 4 element.removeChild(child);! 5 element.classList.add('someclass');! 6 element.classList.remove('someclass');! 7 ! 8 // IO! 9 console.log('side effect'); DOM APIやコンソールへの出力は副作用副作用はGUIや入出力にはなくてはならないもの 26 /46

関数型プログラミングの手法はModelとController /46 M V C で新価を発揮する 27

イミュータブル（不変）なデータをつくる不変な分数を作りたい /46 ! ! とりあえずオブジェクト指向の考え方に基づきカプセル化する 28

1 var Rational = function(numer, denom) {! 2 this.numer = numer || 0; this.denom = denom || 1;! 3 };! 4 Rational.prototype = {! 5 toString: function() {! 6 return this.numer + '/' + this.denom;! 7 },! 8 ensure: function(r) {! 9 return (r instanceof Rational)? r: new Rational(r, 1);! 10 },! 11 plus: function(rational) {! 12 var r = this.ensure(rational);! 13 this.numer = this.numer*r.denom + r.numer*this.denom;! 14 this.denom *= r.denom; return this;! 15 },! 16 minus: function(rational) {! 17 var r = this.ensure(rational);! 18 this.numer = this.numer*r.denom - r.numer*this.denom;! 19 this.denom *= r.denom; return this;! 20 },! 21 multiply: function(rational) {! 22 var r = this.ensure(rational);! 23 this.numer *= r.numer;! 24 this.denom *= r.denom; return this;! 25 },! 26 divide: function(rational) {! 27 var r = this.ensure(rational);! 28 this.numer *= r.denom;! 29 this.denom *= r.numer; return this;! 30 }! 31 }; 29 /46 • 自身の状態を変更することに　よって分数の計算を行う • 自分自身を返す

1 // 1/2! 2 var half = new Rational(1,2);! 3 // 1/2! 4 var threeOverTwo = half.plus(1);! 5 ! 6 half === threeOverTwo;! 7 // > true! 8 console.log(half);! 9 // > 3/2! 10 console.log(threeOverTwo);! 11 // > 3/2! 12 ! 13 // 3/2 * 2/3! 14 threeOverTwo.multiply(new Rational(2,3));! 15 // > 6/6! データの状態はメソッドの呼び出しごとに変化していく 30 /46

イミュータブルにする 31 /46

1 var Rational = function(numer, denom) {! 2 this.numer = numer || 0; this.denom = denom || 1;! 3 };! 4 Rational.prototype = {! 5 toString: function() {! 6 return this.numer + '/' + this.denom;! 7 },! 8 ensure: function(r) {! 9 return (r instanceof Rational)? r: new Rational(r, 1);! 10 },! 11 plus: function(rational) {! 12 var r = this.ensure(rational);! 13 var numer = this.numer*r.denom + r.numer*this.denom;! 14 var denom = this.denom * r.denom;! 15 return new Rational(numer, denom);! 16 },! 17 minus: function(rational) {! 18 var r = this.ensure(rational);! 19 var numer = this.numer*r.denom - r.numer*this.denom;! 20 var denom = this.denom * r.denom;! 21 return new Rational(numer, denom);! 22 },! 23 multiply: function(rational) {! 24 var r = this.ensure(rational);! 25 var numer = this.numer * r.numer;! 26 var denom = this.denom * r.denom;! 27 return new Rational(numer, denom);! 28 },! 29 divide: function(rational) { /* omitted */ }! 30 };! 32 /46 • 自身の状態を変更しない • 新しいオブジェクトを返す

1 // 1/2! 2 var half = new Rational(1,2);! 3 ! 4 // 1/2 + 1! 5 var threeOverTwo = half.plus(1);! 6 // > 3/2! 7 // halfとthreeOverTwoは違うオブジェクト! 8 half === threeOverTwo;! 9 // > false! 10 ! 11 console.log(half);! 12 // > 1/2! 13 console.log(threeOverTwo);! 14 // > 3/2! 15 ! 16 3/2 * 2/3! 17 threeOverTwo.multiply(new Rational(2,3));! 18 // > 6/6! 19 ! 20 console.log(threeOverTwo);! 21 // > 3/2! /46 いずれもメソッド呼び出しの後に変化していない 33

ES6で導入される便利な機能短く、より安全に書けるようになります • const • 分割代入（デストラクチャリング） • 末尾呼び出し最適化 • for-ofループ /46 すべてFF33で動作 34

const • constキーワードを使うことで、再代入不可能な定数を宣言できる 35 /46

1 const foo = 'foo';! 2 //再代入しても値は変わらない! 3 foo = 'bar';! 4 console.log(foo);! 5 // > foo! 6 ! 7 const cobj = {foo: 'foo'};! 8 //再代入しても値は変わらない! 9 cobj = {};! 10 console.log(cobj.foo);! 11 // > foo! 12 //プロパティは変更できる! 13 cobj.foo = 'bar';! 14 console.log(cobj.foo);! 15 // > bar! 16 ! 17 Object.freeze(cobj);! 18 //Writable is false! 19 cobj.foo = 'baz';! 20 console.log(cobj.foo);! 21 // > 'foo'! 22 //Extensible is false! 23 cobj.bar = 'bar';! 24 console.log(cobj.bar);! 25 // > undefined 36 /46 • const指定された変数は　再代入できない • const指定のオブジェクトでは参照先は変わらないが、プロパティは変更できる • プロパティの変更を防ぐには Object.freeze()を慎重に使う

分割代入（デストラクチャリング） • 配列やオブジェクトをパターンで分解し、値を取り出す • 代入文を逆にしたような構文 • 元の配列やオブジェクトを変更しない • 代入の回数を減らせる 37 /46

1 //配列パターンによる分割! 2 var [a,b] = [1,2];! 3 console.log(a, b);! 4 // > 1 2! 5 ! 6 //従来の値の交換! 7 var tmp = a;! 8 a = b;! 9 b = tmp;! 10 //分割代入による値の交換! 11 [b, a] = [a,b];! 12 ! 13 //オブジェクトパターンによる分割! 14 var half = {numer: 1, denom: 2};! 15 var {numer, a, denom: b} = half;! 16 console.log(a, b);! 17 // > 1 2! 18 ! 19 //ネストも可能! 20 var {name: name, family: {sister: sister}} =! {name: 'John Doe', family: {sister: 1}}! 21 console.log(name, sister);! 22 // "John Doe" 1 38 /46

末尾呼び出し最適化 • 繰り返し計算では関数の再帰の方がループよりも短く書ける • 関数内の代入文という副作用を排除できる 39 /46

例えば階乗の計算を再帰とループの２通りで書いてみると 1 // 再帰による階乗計算! 2 function factorial1(n) {! 3 if (n === 0)! 4 return 1;! 5 return n * factorial1(n - 1);! 6 }! 7 ! 8 //ループによる階乗計算! 9 function factorial2(n) {! 10 var result = 1;! 11 for (var i = 1; i <= n; ++i) {! 12 result *= i;! 13 }! 14 return result;! 15 }! 16 ! 17 // 5 * 4 * 3 * 2 * 1! 18 factorial1(5);! 19 // > 120! 40/46

再帰の問題 • 関数呼び出しのオーバーヘッド • スタックオーバーフローの危険性 ES6で導入される末尾呼び出し最適化により末尾再帰に限りこれらは解決される 41 /46

for-ofループ • オブジェクトの列挙可能なプロパティの名前を列挙する。値ではない。 • 配列のインデックスを文字列にして列挙する。 • prototype中の列挙可能なプロパティも対象にする • 順番が未定義 • カスタマイズ不能 /46 for-inループの問題 for-ofループは値を列挙し、カスタマイズ可能である 42

1 //for-inループはキーを列挙する! 2 for (var i in [1,2,3,4,5])! 3 console.log(i);! 4 // > "0" "1" "2" "3" "4"! 5 ! 6 //for-inループは[[Enumerable]]なprototypeプロパティを列挙する! 7 var F = function() {};! 8 F.prototype = {enumerable: 'enumerable'};! 9 var obj = new F();! 10 for (var key in obj)! 11 console.log(obj[key], obj.hasOwnProperty(key));! 12 // > enumerable false! 13 ! 14 //独自のデータ構造はfor-inでループできない! 15 var LinkedList = function(value, next) {! 16 this.value = value;! 17 this.next = next || null;! 18 };! 19 var list = ! new LinkedList(1, new LinkedList(2, new LinkedList(3)));! 20 for (var curr = list; curr !== null; curr = curr.next)! 21 console.log(curr.value);! 22 // > 1 2 3! 開始、終了、次のデータを知っている必要がある 43/46

1 //for-ofループは値を列挙する 2 for (var i of [1,2,3,4,5]) 3 console.log(i); 4 // > 1 2 3 4 5 5 //@@iteratorを定義すれば、独自のデータ構造もループ可能 6 var LinkedList = function(value, next) { 7 this.value = value; 8 this.next = (next === undefined)? new LinkedList(null, null) /46 : next; 9 }; 10 LinkedList.prototype = { 11 '@@iterator': function() { 12 return { 13 current: this, 14 next: function() { 15 var prev = this.current; 16 this.current = prev.next; 17 return {value: prev.value, done: prev.value === null}; 18 } 19 }; 20 } 21 }; 22 var list = new LinkedList(1, new LinkedList(2, new LinkedList(3))); 23 //@@iteratorの暗黙の呼び出しがおきる 24 for (var value of list) 25 console.log(value); 26 // > 1 2 3 44

@@iteratorの定義が長いって？ジェネレーターつかえば簡単に書けるよ 1 var LinkedList = function(value, next) {! 2 this.value = value;! 3 this.next = (next === undefined)? ! new LinkedList(null, null) : next;! 4 };! 5 LinkedList.prototype = {! 6 //! 7 '@@iterator': function*() {! 8 for (var curr = list; curr.next !== null; curr = /46 curr.next) {! 9 yield curr.value;! 10 }! 11 }! 12 };! 13 var list = ! new LinkedList(1, new LinkedList(2, new LinkedList(3)));! 14 //! 15 for (var value of list)! 16 console.log(value);! 17 // > 1 2 3 45

まとめ • JavaScriptの関数オブジェクトは強力 • 関数、データは副作用をもたないように設計すべき • JavaScriptで不変性を強制することは難しい＝＞プログラマ自身が努力するしかない • ES6の登場をお楽しみに 46 /46

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