OCaml Upcoming Changes 2020: let punning

この記事はML Advent Calendar 2020 12日目の記事です。

OCamlにそろそろ入りそうな機能を紹介します。

今回は、次の次のOCaml 4.13で入りそうな Syntax proposal: let punning by stedolan · Pull Request #10013 · ocaml/ocaml の紹介をします。

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以前はOCamlでモナディックなコードを書こうとすると fun と >>= で頑張らないといけなかったが、OCaml 4.08.0 で binding operators が入ったことでふつうのコードのような見た目で書けるようになった。¹

binding operatorsがない時のコード（例はAll About Monadsによる）:

(* 下準備。よくあるbind演算子 *)
module Option_ops = struct
  let ( >>= ) x f = Option.bind x f
end

let mother's_paternal_grandfather s =
  let open Option_ops in
  mother s >>= fun m ->
  father m >>= fun gf ->
  father gf

binding operatorsがある時のコード:

(* 下準備。 + をApplicative, * をMonadにする慣習 *)
module Option_syntax = struct
  let ( let+ ) x f = Option.map f x
  let ( and+ ) x y =
    match x, y with
    | Some x, Some y -> Some (x, y)
    | _, _ -> None
  let ( let* ) x f = Option.bind x f
  let ( and* ) = ( and+ )
end

let mother's_paternal_grandfather s =
  let open Option_syntax in
  let* m = mother s in
  let* gf = father m in
  father gf

今回紹介するlet punningは、さらに、 binding operatorの左辺と右辺が同じ場合、右辺を省略できるようにする。

let liftA2_opt f x y =
  let open Option_syntax in
  let+ x and+ y in
  f x y
(*
let listA2_opt f x y =
  let open Option_syntax in
  let+ x = x
  and+ y = y in
  f x y
と同じ意味
*)

これは、レコード式などで、フィールド名と変数名が同じ場合に { x = x } を省略して {x} と書けるrecord punningという機能に見た目が似ているため、 let punning と呼ばれている。

この構文を導入する動機は以下のような要因があると思う。

1. f <$> x <*> y のような演算子を使う方法は、OCamlでは優先順位がいい感じにならないことが多いので、多引数関数の持ち上げが面倒臭い（ユーザーが演算子の優先順位を決められない）
2. OCamlには型クラスがないので、語彙を増やそうとするとファンクタ頼りになって構文的に重い（上記のliftA2_optもbinding operatorを定義したモジュールを受け取るファンクタを定義して他の型にも対応したいところ）²
3. 1., 2. から binding operator だけ用意しておいてベタ書きする機会が多い
4. 慣習的にshadowingが好まれるので、文脈に包まれた値と文脈内の値の変数を同名にしがち（誤解がなければ）

提案段階ではbinding operatorでない素の let についても右辺を省略できるようにして、次のようなコードを書けるようにしようという話もあったが、さすがに気持ち悪いということでこちらは見送られた。

module N = struct
  open M
  let compare and equal and hash
(*
  上記2行で↓と同じ意味
  let compare = M.compare
  and equal = M.equal
  and hash = M.hash
*)
end

また、 binding operator 導入以前は拡張ノードを使って let%lwt のように ppx でモナディックな束縛を実現していた場合もあったので、こちらも同様に右辺が省略できるようになっている。

1. ppx_letとかの話はひとまず措く。 ↩

2. Modular explicitsが入ればましになる？ ↩