スキップしてメイン コンテンツに移動

Perl 5 to 6 - 遅延性

これはMoritz Lenz氏のWebサイトPerlgeek.deで公開されているブログ記事"Perl 5 to 6" Lesson 12 - Lazinessの日本語訳です。

原文はCreative Commons Attribution 3.0 Germanyに基づいて公開されています。

本エントリにはCreative Commons Attribution 3.0 Unportedを適用します。

Original text: Copyright© 2008-2010 Moritz Lenz

Japanese translation: Copyright© 2011 SATOH Koichi

NAME

"Perl 5 to 6" Lesson 12 - 遅延性

SYNOPSIS

my @integers = 0..*;
for @integers -> $i {
    say $i;
    last if $i % 17 == 0;
}

my @even := map { 2 * $_ }, 0..*;
my @stuff := gather {
    for 0 .. Inf {
        take 2 ** $_;
    }
}

DESCRIPTION

Perlプログラマは怠けがちです。彼らが使うリストも。

ここで怠惰という言葉が意味するのは、評価が可能な限り遅延されるということです。 @a := map BLOCK, @bのようなコードを書いたとき、ブロックは一切実行されません。 @aの要素にアクセスしようとしたときだけmapは実際にブロックを実行し、必要とされる分だけ@aを埋めます。

代入ではなくバインディングを使っていることに注意して下さい: 配列への代入は先行評価を強制することがあります(コンパイラがリストの無限性に気づかない限り; 無限リスト検出の詳細はまだ固まっていません)。 バインディングはそのようなことがありません。

遅延性は無限リストの取り扱いを可能にします: 引数すべてに操作を行うようなことさえしなければ、評価された要素に必要なだけのメモリしか必要としません。

しかし落とし穴があります: 長さの取得やソートは遅延性を殺します——無限リストであっても。その場合無限ループになるでしょう。

一般にスカラへの変換(例えばList.join)は先行評価です。つまり遅延評価されません。

遅延性は不必要な計算を防ぎ、それによってコードの簡潔性を保ったままパフォーマンスを上げることができます。

Perl5で一行ずつファイルを読む場合、for (<HANDLE>)はファイル全体をメモリに読み込んだ後に走査を始めるのであまり使われませんでした。 遅延性があればこれは問題になりません:

my $file = open '/etc/passwd';
for $file.lines -> $line {
    say $line;
}

$file.lineはイテレータか遅延リスト(どっちでも同じことです)なので、行は必要な分だけがディスクから物理的に読み込まれます(当然バッファリングはかませた上で)。

gather/take

遅延リストを作るのに非常に便利な構造がgather { take }です。 以下のようにして使います:

my @list := gather {
    while True {
        # 何か計算;
        take $result;
    }
}

gather BLOCKは遅延リストを返します。 @listの要素が必要になるとtakeが実行される位置までBLOCKが走ります。 takeは丁度returnのようなもので、takeされた要素はすべて@listの生成に使われます。 @listの要素がもっと必要になると、ブロックの実行がtakeの直後から再開されます。

gather/takeは動的スコープを持つので、gatherの字句的スコープの外でtakeを呼ぶことができます:

my @list = gather {
    for 1..10 {
        do_some_computation($_);
    }
}

sub do_some_computation($x) {
    take $x * ($x + 1);
}

遅延性の制御

遅延性には固有の問題があり(Haskellを学んだことがあるなら、そのIOシステムが遅延性と無副作用性のためにどれだけ妙なことになっているか気づいたでしょう)、時には遅延して欲しくないものもあります。その場合eagerを先頭に付けるだけです。

my @list = eager map { $block_with_side_effects }, @list;

逆に言うと、リストだけがデフォルトで遅延されます。ただしスカラも遅延させることができます:

my $ls = lazy { $expansive_computation };

MOTIVATION

計算機科学ではほとんどの問題は可能な組み合わせの木として記述され、その中で解が探索されます。 効率的なアルゴリズムの鍵は効率的な探索法だけではなく、木の重要な部分だけを生成することでもあります。

遅延リストを使えば、この木と探索法を再帰的に定義し、実際に使っている部分木のみを自動的に生成できます。

一般に遅延性はプログラミングを簡単にします。計算結果がすべて使われるか気にせず済むからです——遅延評価にするだけで、もし結果が使われなければ計算は実行されず、使われたなら何も損していません。

SEE ALSO

http://perlcabal.org/syn/S02.html#Lists

コメント

このブログの人気の投稿

京大テキストコーパスのパーサを書いた

要旨 CaboCha やなんかの出力形式であるところの京大テキストコーパス形式のパーサモジュールを Perl で書いたので紹介します。 Github Tarball on Github Ppages これを使うと例えば CaboCha の出力した係り受け関係を Perl のオブジェクトグラフとして取得できます。 使用例 単なる文節区切りの例。 #!/usr/bin/env perl use v5.18; use utf8; use IPC::Open3; use Parse::KyotoUniversityTextCorpus; use Parse::KyotoUniversityTextCorpus::MorphemeParser::MeCab; use Symbol qw//; my ($in, $out, $err); my $pid; BEGIN { ($in, $out, $err) = (Symbol::gensym, Symbol::gensym, Symbol::gensym); $pid = open3($in, $out, $err, cabocha => '-f1'); } END { close $out; close $err; waitpid $pid => 0 if defined $pid; } binmode STDOUT, ':encoding(utf8)'; binmode $in, ':encoding(utf8)'; binmode $out, ':encoding(utf8)'; my $parser = Parse::KyotoUniversityTextCorpus->new( morpheme_parser => Parse::KyotoUniversityTextCorpus::MorphemeParser::MeCab->new, ); say $in '星から出るのに、その子は渡り鳥を使ったんだと思う。'; say $in '出る日の朝、自分の星の片付けをした。'; close $in; my $sentence...

C の時間操作関数は tm 構造体の BSD 拡張を無視するという話

久しぶりに C++ (as better C) で真面目なプログラムを書いていて引っかかったので備忘録。 「拡張なんだから標準関数の挙動に影響するわけねえだろ」という常識人は読む必要はない。 要旨 time_t の表現は環境依存 サポートしている時刻は UTC とプロセスグローバルなシステム時刻 (local time) のみで、任意のタイムゾーン間の時刻変換を行う標準的な方法はない BSD / GNU libc は tm 構造体にタイムゾーン情報を含むが、tm -> time_t の変換 ( timegm / mktime ) においてその情報は無視される 事前知識 C 標準ライブラリにおいて時刻の操作に関係するものは time.h (C++ では ctime) ヘッダに定義されている。ここで時刻を表現するデータ型は2つある: time_t と tm である。time_t が第一義的な型であり、それを人間が扱い易いように分解した副次的な構造体が tm という関係になっている。なので標準ライブラリには現在時刻を time_t として取得する関数 ( time_t time(time_t *) ) が先ずあり、そこから time_t と tm を相互に変換する関数が定義されている。 ここで time_t の定義は処理系依存である。C / C++ 標準はそれが算術型であることを求めているのみで (C11 からは実数型に厳格化された)、その実体は任意である。POSIX においては UNIX epoch (1970-01-01T00:00:00Z) からのうるう秒を除いた経過秒数であることが保証されており Linux や BSD の子孫も同様だが、この事実に依存するのは移植性のある方法ではない。 一方で tm は構造体であり、最低限必要なデータメンバが規定されている: int tm_year : 1900 年からの年数 int tm_mon : 月 (0-based; 即ち [0, 11]) int tm_mday : 月初からの日数 (1-based) int tm_hour : 時 (Military clock; 即ち [0, 23]) int tm_min : 分 int tm_sec : 秒 (うるう秒を含み得るので [0...

Perl 7 より先に Perl 5.34 が出るぞという話

Perl 5 の次期バージョンとして一部後方互換でない変更 (主に間接オブジェクト記法の削除とベストプラクティスのデフォルトでの有効化) を含んだメジャーバージョンアップである Perl 7 がアナウンスされたのは昨年の 6 月 のことだったが、その前に Perl 5 の次期周期リリースである Perl 5.34 が 5 月にリリース予定 である。 現在開発版は Perl 5.33.8 がリリースされておりユーザから見える変更は凍結、4 月下旬の 5.33.9 で全コードが凍結され 5 月下旬に 5.34.0 としてリリース予定とのこと。 そういうわけで事前に新機能の予習をしておく。 8進数数値リテラルの新構文 見た瞬間「マジかよ」と口に出た。これまで Perl はプレフィクス 0 がついた数値リテラルを8進数と見做してきたが、プレフィクスに 0o (zero, small o) も使えるようになる。 もちろんこれは2進数リテラルの 0b や 16進数リテラルの 0x との一貫性のためである。リテラルと同じ解釈で文字列を数値に変換する組み込み関数 oct も` 新構文を解するようになる。 昨今無数の言語に取り入れられているリテラル記法ではあるが、この記法の問題は o (small o) と 0 (zero) の区別が難しいことで、より悪いことに大文字も合法である: 0O755 Try / Catch 構文 Perl 5 のリリース以来 30 年ほど待たれた実験的「新機能」である。 Perl 5 における例外処理が特別な構文でなかったのは予約語を増やさない配慮だったはずだが、TryCatch とか Try::Tiny のようなモジュールが氾濫して当初の意図が無意味になったというのもあるかも知れない。 use feature qw/ try / ; no warnings qw/ experimental::try / ; try { failable_operation(); } catch ( $e ) { recover_from_error( $e ); } Raku (former Perl 6) だと CATCH (大文字なことに注意) ブロックが自分の宣言されたスコープ内で投げられた例外を捕らえる...

macOS で GUI 版 Emacs を使う設定

macOS であっても端末エミュレータ上で CLI 版 Emacs を使っているプログラマは多いと思うが、端末側に修飾キーを取られたり東アジア文字の文字幅判定が狂ってウィンドウ描画が崩れたりなどしてあまり良いことがない。 それなら GUI 版の Emacs.app を使った方がマウスも使える上に treemacs などはアイコンも表示されてリッチな UI になる。 しかし何事も完璧とはいかないもので、CLI だと問題なかったものが GUI だと面倒になることがある。その最大の原因はシェルの子プロセスではないという点である。つまり macOS の GUI アプリケーションは launchd が起動しその環境変数やワーキングディレクトリを引き継ぐので、ファイルを開こうとしたらホームディレクトリ ( ~/ ) でなくルートディレクトリ ( / ) を見に行くし、ホームディレクトリなり /opt/local なりに好き勝手にインストールしたツールを run-* 関数やら shell やら flycheck やらで実行しようとしてもパスが通っていない。 ワーキングディレクトリに関しては簡単な解決策があり、 default-directory という変数をホームディレクトリに設定すれば良い。ただし起動時にスプラッシュスクリーンを表示する設定の場合、このバッファのワーキングディレクトリは command-line-default-directory で設定されており、デフォルト値が解決される前に適用されてしまうので併せて明示的に初期化する必要がある: (setq default-directory "~/") (setq command-line-default-directory "~/") 次にパスの問題だが、まさにこの問題を解決するために exec-path-from-shell というパッケージがある。これを使うとユーザのシェル設定を推定し、ログインシェルとして起動した場合の環境変数 PATH と MANPATH を取得して Emacs 上で同じ値を setenv する、という処理をやってくれる。MELPA にあるので package-install するだけで使えるようになる。 このパッケージは GUI ...

去る6月に Perl 5.32.0 がリリースされたので差分を把握するために perldelta を読んだ件

要旨 Perl 5 メジャーバージョンアップの季節がやって来たのでまともな Perl プログラマの嗜みとして perldelta を読んだ。 今回は有り体に言えばルーティン的なリリースで、言語コアの拡張は他言語にも見られる構文が実験的に入ったくらいで大きな変化はない。新機能は RegExp の拡充が主である。 比較的重要と思われる変更点を抜粋する。 新機能 isa 演算子 実験的機能。Python とか Java における isinstance とか instanceof 。 これまでも UNIVERSAL::isa があったが、これはメソッドなのでレシーバにオブジェクトでもクラスでもない値 (i.e., 未定義値 / bless されていないリファレンス) を置くと実行時エラーが起きるのが問題だった: package Foo { use Moo; } package Bar { use Moo; extends ' Foo ' ; } package Baz { use Moo; } use feature qw/ say / ; sub do_something_with_foo_or_return_undef { my ( $foo ) = @_ ; # Returns safely if the argument isn't an expected instance, in mind. return unless $foo -> isa ( ' Foo ' ); ...; } # OK. do_something_with_foo(Bar->new); # |undef| is expected in mind, but actually error will be thrown. do_something_with_foo( undef ); これを避けるために今までは Scalar::Util::blessed を併用したりしていたわけだが、 isa 演算子は左辺が何であっても意味のある値を返すのでよりシンプルになる: # True +( bless +{} ...