はじめに
PHPでの開発では、「値が存在しない」状態や「処理が失敗する」状況に頻繁に遭遇します。従来、こうした状態の表現にはnull値や例外を使うのが一般的でしたが、これらには次のような課題があります。
-
nullは「値がない」ことは示せるが、「なぜないのか」という理由を表現できない - 例外はプログラムフローを中断するため、想定内の「失敗」には過剰な対応になることがある
- これらの状態チェックを忘れると、実行時エラーやバグの原因となる
関数型プログラミングでは、こうした問題の解決策として「Option型」と「Result型」が広く使われています。PHPでこれらの概念を手軽に利用できるよう、弊社では「php-monad」というライブラリを開発しました。
php-monadライブラリについて
「php-monad」は、PHPで関数型プログラミングのモナド概念を実装したライブラリです。Rust言語のOption/Result型を参考に設計されており、次の2つの型を提供します。
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Option<T> - 「値がある」状態(
Some<T>)か「値がない」状態(None)の表現 -
Result<T, E> - 「成功」状態(
Ok<T>)か「失敗」状態(Err<E>)の表現
これらにより、型安全で明示的なエラーハンドリングが実現できます。
インストール手順
Composerを使用してインストールします。
composer require wiz-develop/php-monad
Option型の使い方
Option型は「値が存在するかもしれない」状況の表現に適しています。使用例を示します。
use WizDevelop\PhpMonad\Option;
// 値がある場合（Some）
$some = Option\some("Hello, World!");
echo $some->unwrap(); // "Hello, World!"
// 値がない場合（None）
$none = Option\none();
// $none->unwrap(); // 例外が発生するため、コメントアウト
// 値の存在チェック
if ($some->isSome()) {
echo "値が存在します\n";
}
// デフォルト値の提供
echo $none->unwrapOr("デフォルト値"); // "デフォルト値"
// mapによる値の変換 (値がある場合のみ変換される)
$length = $some->map(fn($str) => strlen($str)); // Some(13)
echo $length->unwrap(); // 13
// フィルタリング（条件に合う場合のみSomeを保持）
$filtered = $some->filter(fn($str) => strlen($str) > 10); // Some("Hello, World!")
$filtered = $some->filter(fn($str) => strlen($str) > 20); // None
実際のユースケース例
データベースからのユーザー検索例を見てみましょう。
// 従来の方法
function findUser($id) {
$user = DB::getUserById($id);
return $user; // 見つからない場合はnull
}
// Option型を使った方法
function findUser($id): Option {
$user = DB::getUserById($id);
return $user ? Option\some($user) : Option\none();
}
// 使用例
$userId = 123;
$user = findUser($userId);
// 安全なアクセス
$username = $user
->map(fn($u) => $u->name)
->unwrapOr('ゲスト');
// 連鎖処理（ユーザーが見つかった場合のみ設定を取得）
$userPreference = $user
->flatMap(fn($u) => findUserPreference($u->id))
->unwrapOr(new DefaultPreference());
この例では、ユーザーが見つからない場合も明示的に処理され、nullチェックの忘れによるエラーを防げます。
Result型の使い方
Result型は「処理の成功・失敗」状況の表現に適しています。例外の代わりに使用することで、型安全なエラーハンドリングが可能です。
use WizDevelop\PhpMonad\Result;
// 成功の場合（Ok）
$ok = Result\ok(42);
echo $ok->unwrap(); // 42
// 失敗の場合（Err）
$err = Result\err("処理に失敗しました");
// $err->unwrap(); // 例外が発生するので、コメントアウト
echo $err->unwrapErr(); // "処理に失敗しました"
// 成功/失敗のチェック
if ($ok->isOk()) {
echo "処理は成功しました\n";
}
if ($err->isErr()) {
echo "エラーが発生しました: " . $err->unwrapErr() . "\n";
}
// デフォルト値の提供
echo $err->unwrapOr(0); // 0
// 成功値の変換
$doubled = $ok->map(fn($n) => $n * 2); // Result\ok(84)
echo $doubled->unwrap(); // 84
// エラー値の変換
$newErr = $err->mapErr(fn($e) => "エラー詳細: " . $e);
echo $newErr->unwrapErr(); // "エラー詳細: 処理に失敗しました"
実際のユースケース例
APIからのデータ取得処理例を見てみましょう。
// 従来の方法
function fetchData($url) {
try {
$response = HttpClient::get($url);
if ($response->status === 200) {
return json_decode($response->body);
} else {
throw new Exception("APIエラー: " . $response->status);
}
} catch (Exception $e) {
// ここでエラーログを記録したり、デフォルト値を返すなど
return null; // または再スロー
}
}
// Result型を使った方法
function fetchData($url): Result {
try {
$response = HttpClient::get($url);
if ($response->status === 200) {
return Result\ok(json_decode($response->body));
} else {
return Result\err([
'type' => 'http_error',
'status' => $response->status,
'message' => $response->statusText
]);
}
} catch (Exception $e) {
return Result\err([
'type' => 'exception',
'message' => $e->getMessage()
]);
}
}
// 使用例
$dataResult = fetchData('https://api.example.com/data');
// 成功時の処理
$processedData = $dataResult
->map(fn($data) => processData($data))
->unwrapOr([]);
// エラーハンドリング - 型安全かつ明示的
if ($dataResult->isErr()) {
$error = $dataResult->unwrapErr();
if ($error['type'] === 'http_error' && $error['status'] === 404) {
echo "リソースが見つかりませんでした";
} else {
echo "APIエラー: " . $error['message'];
}
}
// 成功した場合のみ次の処理に進む
$finalResult = $dataResult
->flatMap(fn($data) => processStep1($data))
->flatMap(fn($data) => processStep2($data))
->flatMap(fn($data) => processStep3($data));
この例では、エラーの種類や詳細を失うことなく、例外に頼らないエラーハンドリングができています。処理の連鎖（チェーン）も明示的で、途中で失敗した場合は以降の処理が自動的にスキップされます。
Option型とResult型の相互変換
php-monadでは、Option型とResult型の間で簡単に変換できます。
// Option -> Result
$option = Option\some(42);
$result = $option->okOr("値がありません"); // Ok(42)
$none = Option\none();
$result = $none->okOr("値がありません"); // Err("値がありません")
// Result -> Option
$result = Result\ok(42);
$option = $result->toOption(); // Some(42)
$result = Result\err("エラー発生");
$option = $result->toOption(); // None
API リファレンス
Option<T>
静的メソッド
-
Option\some($value)- Some(T)インスタンスを生成 -
Option\none()- Noneインスタンスを生成 -
Option\from($value)- 値からOptionを生成（nullの場合はNone、それ以外はSome）
インスタンスメソッド
-
isSome(): bool- 値が存在するかチェック -
isNone(): bool- 値が存在しないかチェック -
unwrap(): T- 値を取り出す（Noneの場合は例外） -
unwrapOr($default): T- 値を取り出すか、デフォルト値を返す -
map(callable $f): Option<U>- 値を変換 -
filter(callable $predicate): Option<T>- 条件に合致する場合のみSomeを返す -
expect(string $msg): T- 値を取り出す（Noneの場合はカスタムメッセージで例外）
Result<T, E>
静的メソッド
-
Result\ok($value)- Ok(T)インスタンスを生成 -
Result\err($error)- Err(E)インスタンスを生成
インスタンスメソッド
-
isOk(): bool- 処理が成功したかチェック -
isErr(): bool- 処理が失敗したかチェック -
unwrap(): T- 値を取り出す（Errの場合は例外） -
unwrapOr($default): T- 値を取り出すか、デフォルト値を返す -
unwrapErr(): E- エラー値を取り出す（Okの場合は例外） -
map(callable $f): Result<U, E>- 値を変換 -
mapErr(callable $f): Result<T, F>- エラー値を変換 -
expect(string $msg): T- 値を取り出す（Errの場合はカスタムメッセージで例外）
関数型プログラミングのメリット
php-monadを使うことで、次のような関数型プログラミングのメリットを享受できます。
- 明示的なエラーハンドリング - 例外に頼らずエラーを明示的に処理
- 型安全性の向上 - 「値がない」や「処理の失敗」を型として表現
- nullチェックの忘れ防止 - 値の存在に関する処理を強制
- 関数の合成を容易に - map, flatMapなどのメソッドで処理をスムーズに連鎖
- 副作用の分離 - 純粋な処理と副作用のある処理を明確に分離
ユースケース別の利用シーン
1. フォームバリデーション
function validateEmail($email): Result {
if (filter_var($email, FILTER_VALIDATE_EMAIL)) {
return Result\ok($email);
}
return Result\err("無効なメールアドレスです");
}
function validatePassword($password): Result {
if (strlen($password) >= 8) {
return Result\ok($password);
}
return Result\err("パスワードは8文字以上である必要があります");
}
// 利用例
$emailResult = validateEmail($input['email']);
$passwordResult = validatePassword($input['password']);
// 両方のバリデーションが成功した場合のみユーザー登録
if ($emailResult->isOk() && $passwordResult->isOk()) {
registerUser($emailResult->unwrap(), $passwordResult->unwrap());
} else {
// エラーメッセージを収集
$errors = [];
if ($emailResult->isErr()) {
$errors['email'] = $emailResult->unwrapErr();
}
if ($passwordResult->isErr()) {
$errors['password'] = $passwordResult->unwrapErr();
}
displayErrors($errors);
}
2. データベースアクセス
function findUserById($id): Option {
$user = DB::table('users')->find($id);
return $user ? Option\some($user) : Option\none();
}
function getUserOrCreate($id, $defaultData): Result {
try {
return findUserById($id)
->map(fn($user) => Result\ok($user))
->unwrapOr(function() use ($defaultData) {
try {
$userId = DB::table('users')->insert($defaultData);
$newUser = DB::table('users')->find($userId);
return Result\ok($newUser);
} catch (Exception $e) {
return Result\err("ユーザー作成に失敗: " . $e->getMessage());
}
});
} catch (Exception $e) {
return Result\err("データベースエラー: " . $e->getMessage());
}
}
3. 複雑な処理フロー
function processOrder($orderId): Result {
return findOrder($orderId)
->flatMap(function($order) {
// 在庫確認
return checkInventory($order->items)
->flatMap(function($inventoryStatus) use ($order) {
// 支払い処理
return processPayment($order->payment)
->flatMap(function($paymentResult) use ($order) {
// 配送設定
return setupShipping($order)
->map(function($shippingInfo) use ($order, $paymentResult) {
// すべて成功したら注文完了データを返す
return [
'order' => $order,
'payment' => $paymentResult,
'shipping' => $shippingInfo,
'status' => 'completed'
];
});
});
});
});
}
// 使用例
$orderResult = processOrder($orderId);
if ($orderResult->isOk()) {
$completedOrder = $orderResult->unwrap();
sendOrderConfirmation($completedOrder);
updateInventory($completedOrder['order']->items);
} else {
$error = $orderResult->unwrapErr();
handleOrderError($orderId, $error);
}
まとめ
php-monadライブラリを使用することで、PHPプログラミングでの型安全性とエラーハンドリングを改善できます。特に次のようなケースで効果を発揮します。
- nullチェックを忘れやすい場所での値の処理
- 複雑なエラーハンドリングを伴う処理
- 複数の処理ステップを連鎖させる必要がある場合
- 副作用とビジネスロジックを分離したい場合
「値がない」という状態や「処理の失敗」という状態を明示的に型として表現することで、より安全でメンテナンス性の高いコードが書けるようになります。関数型プログラミングの概念を取り入れることで、PHPコードの品質と可読性を向上させることができます。
php-monadはフレームワークに依存しないため、Laravelなどの既存フレームワークと組み合わせて使用できます。ぜひ導入してみてください。