Leniwa wersja makra ->

Jacek Laskowski podaje ciekawy przykład wykorzystania monad w Clojure — aplikowanie kolejnych funkcji do wyrażenia, dopóki ma ono wartość nie będącą nil. Przykład mi się podoba, bo jest prosty, ale nie trywialny — wykorzystuje monadę maybe do eleganckiego rozwiązania rzeczywistego problemu. Jest to w dodatku problem, z którym borykają się czasem programiści piszący w Javie, co widać choćby w tym wątku.

Nie mogę powiedzieć, że rozumiem monady. Owszem, znam definicję i potrafię napisać program w Haskellu wykorzystujący monadę IO, ale każdy monadyczny kod, jaki dotychczas widziałem, dawał się zapisać równie zwięźle bez użycia monad w językach, które mniej religijnie podchodzą do niewpływania funkcji na stan świata zewnętrznego. Tak jest również w tym przypadku.

Jacek tak postawił oryginalny problem:

Napisać metodę, która zwraca walutę, dla pracownika z danego departamentu międzynarodowej korporacji. Pracownik jest przypisany do departamentu (np. poprzez mapę – >pracownik-departament), departament do kraju, a kraj do waluty. Funkcja na wejściu dostaje nazwę, identyfikator, lub cokolwiek jednoznacznie reprezentującego pracownika, a na wyjściu symbol waluty, np. dla “Jacek” powinno być “PLN”, a dla “John” “USD”, a “Tomek” i “Mateusz” dawaliby “CHF”.

Moje pierwotne rozwiązanie jest po prostu złożeniem trzech funkcji:

(defn pracownik->waluta [p] 
  (-> p pracownik->departament departament->kraj kraj->waluta))

O ile wszystkie z nich są mapami (pamiętamy, że w Clojure mapy implementują interfejs IFn, można je więc uważać za funkcje i wołać jak funkcje), to dla żadnej wartości wejściowej nie zostanie rzucony NullPointerException, ponieważ wywołanie mapy dla nieistniejącego klucza zwraca nil.

Jacek słusznie zauważa jednak, że wykonujemy w ten sposób więcej pracy niż trzeba. Jeżeli już w mapie pracownik->departament nie ma departamentu dla danego pracownika, to otrzymany nil zostanie “przepchnięty” przez pozostałe dwie mapy, zanim będzie zwrócony. Można kontrargumentować, że taka implementacja pracownik->waluta jest bardzo czytelna i mała strata wydajności jest niewielką ceną do zapłacenia za tę czytelność. Co jednak, gdy nie możemy lub nie chcemy zgodzić się na taką stratę, a jednocześnie nie chcemy stracić czytelności?

Odpowiedzią jest makro, które nazwałem and->. Działa ono tak samo, jak ->, z tą różnicą, że kolejne wartości oblicza tylko jeśli po drodze nie pojawiło się false lub nil, podobnie jak and (stąd nazwa). Oto ono:

(defmacro and-> 
  ([x] x)
  ([x form] `(when-let [y# ~x] (~form y#)))
  ([x form & more] `(when-let [y# (and-> ~x ~form)] 
                      (and-> y# ~@more))))

Implementacja jest bardzo zbliżona do zwykłego ->, którego kod w Clojure 1.2 wygląda tak. W stosunku do -> moje makro jest dla większej poglądowości trochę uproszczone i nie obsługuje konstrukcji typu (and-> mapa (get :klucz)), które normalnie rozwijane są do (get mapa :klucz).

Warto zwrócić uwagę na to, że argument makra nigdy nie jest wyliczany w jego rozwinięciu więcej niż raz; zawsze jest wiązany do lokalnego symbolu o unikatowej nazwie za pomocą when-let. Jest to jedna z reguł pozwalających unikać błędów w makrach. Szerszy opis tego problemu, występującego też w Common Lispie, można znaleźć w rozdziale 8 książki “Practical Common Lisp”.

Aktualizacja [7.12.2010]

Jak się okazuje, clojure-contrib zawiera już takie makro! Nazywa się -?> i można je znaleźć w przestrzeni nazw clojure.contrib.core. To już któryś raz, kiedy okazuje się, że jakieś użyteczne makro lub funkcja już jest w contrib i nie trzeba jej było pisać.

Posted on 2010-11-11