関数型言語 Coconut に触れてみた

Coconut とは functional-style で書きやすいように Python を拡張した言語で， Python にコンパイルされます．

特に関数型言語を書いた後で， Python でコードを書くとき綺麗に書けないなぁと思うことが多く， awsome-python を眺めていたときに気になった Coconut に触れてみました．

Python で感じる壁

Python で functional-style で書こうとしたときに，個人的には以下のような壁をよく感じます．

無名関数が使いづらい

使いづらい，というと語弊があるかもしれません． Python では以下のように無名関数を定義できます．

f = lambda x, y: x**2 + y**2

が，まず lambda というのが冗長... できれば (x, y) => x**2 + y**2 というように書きたいところです．

そして，中に文が書けません．なので，簡単な関数しか表現できないです．（そこまで複雑な関数を無名にするなと言うことかもしれない...）文が書けないと言うのは， Javascript で言うと以下の y = 1 /x; みたいなことができない，と言うことです．

const f = (x) => {
  y = 1 / x;
  return y * (1 - y);
}

最後に，型がつけられません．

f = lambda x: int, y: int: x**2 + y**2

としようもんなら SyntaxError となります．

map や filter を使うと見通しが悪くなりがち

Python には map や filter など関数型言語でよく使うような関数が標準で備わっていますが，これを使うと見通しが悪くなることが多いです．

どう言うことかと言うと，例えば，整数リストの中から偶数だけを抽出して，各値を2乗したリストを生成することを考えましょう．これを map と filter で書こうとすると，以下のようになります．

list(map(lambda x: x**2, filter(lambda x: x % 2 == 0, range(10))))

Lambda 式も相まって，まぁ見通しが悪い．なので，こう言うケースでは，リスト内包表記を使うことが多いです．

[x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0]

だいぶましになりますが，リスト内包表記でも filter が複数回されたりすると見通し悪くなるなるので限界はあります．

そこで Coconut

これらの壁を Coconut が（ある程度）打ち砕いてくれる訳です．

まず，無名関数ですが，以下のように書けます．

f = (x, y) -> x**2 + y**2

文を書きたければ，こう書けばよく，

f = x -> y = 1 / x; y * (1-y)

f = (x ->
  y = 1 / x;
  y * (1-y)
)

型をつけたければ def を前に付ければよい．（戻り値には型付けれないっぽい...?）

f = def (x: int, y: int) -> x**2 + y**2

そして， map や filter は以下のように書けます．

range(10) |> filter$(x -> x % 2 == 0) |> map$(x -> x**2) |> list

|> は shell script の pipe のような演算子です．そして，関数の後に $ をつけ，部分適用をすることで，このように書くことが可能となります．

さらに，

range(10) |> filter$(-> _ % 2 == 0) |> map$(-> _**2) |> list

と Scala のように無名引数を使って書くこともできます．いいですね．

他にも長くなるので紹介しませんが，パターンマッチが使えたり， None Coalescing が使えたり，関数合成が簡単にできたり，いい感じです．

中でも一番驚いたのは， Maybe 型がこれだけで定義できてしまうことです．

class Maybe
data Nothing() from Maybe
data Just(n) from Maybe

Just(3) |> fmap$(x -> x*2) == Just(6)
Nothing() |> fmap$(x -> x*2) == Nothing()

Either も同じようにこんな感じで定義できます．（型とか適当ですが）

class Either
data Right(x) from Either
data Left(s) from Either:
    def __fmap__(self, func):
        return self

Right(0.1) |> fmap$(x -> x*2) == Right(0.2)
Left("error!!") |> fmap$(x -> x*2) == Left("error!!")

まとめ

functional-style で書きやすいように Python を拡張した言語 Coconut の紹介をしました．

概念がわかりやすいので習得しやすく，綺麗に書けるので個人的には気に入りました．が，やはりエディタの拡張機能とかはまだまだ整備されていない（VSCode でしか試してないですが）ので，流石に素の Python を書いているときほどの心地よさはないですし，そう言うこともあって，本番環境で使うのは少し抵抗ありますね．

ただ，コンセプトは面白いのでこれからも趣味で使ってみたり watch したりしていきたいと思います．