パターンマッチング

パターンマッチングは、開発者が複雑な条件を単一の簡潔な表現で扱うことを可能にする手法です。コードを簡素化し、よりコンパクトで理解しやすくします。さらに、完全性チェックというプロセスがあり、考慮されていない可能性のあるケースがないことを確認するのに役立ちます。

関数型プログラミング言語から発展したパターンマッチングは、コードの分岐に強力な技術です。特に複雑な条件を扱う際に、if/else 文や switch 文などの命令的な代替手段と比べて、より強力で冗長性の少ない解決策を提供します。

JavaScript にはまだネイティブな機能としては存在しませんが、現在進行中のt39 提案があり、JavaScript にパターンマッチングを導入するための初期段階にあります。この提案はステージ 1 にあり、実装されるには数年かかる可能性があります。しかし、それでも開発者は自らのコードベースにパターンマッチングを実装することができます。effect/Matchモジュールは、信頼性が高く型安全なパターンマッチングの実装を提供し、すぐに使用できる状態です。

マッチャーの定義

type

Matcherを作成するには、指定された型のtypeコンストラクタ関数を使用します。これにより、その特定の型に対するパターンマッチングの基礎が整います。Matcherが確立されると、開発者はwhen、not、tagなどのさまざまなコンビネータを使用して、Matcherが確認するパターンを定義できます。

以下は実際の例です：

import { Match } from "effect";

const match = Match.type<{ a: number } | { b: string }>().pipe(
  Match.when({ a: Match.number }, (_) => _.a),
  Match.when({ b: Match.string }, (_) => _.b),
  Match.exhaustive
);

console.log(match({ a: 0 })); // 出力: 0
console.log(match({ b: "hello" })); // 出力: "hello"

以下に何が起こっているのかを分解してみましょう：

Match.type<{ a: number } | { b: string }>(): これは、型{ a: number }または{ b: string }のどちらかであるオブジェクトのためのMatcherを作成します。
Match.when({ a: Match.number }, (_) => _.a): これは、プロパティaに数値を含むオブジェクトと一致する条件を設定します。一致した場合、プロパティaの値を返します。
Match.when({ b: Match.string }, (_) => _.b): この条件は、プロパティbに文字列を含むオブジェクトと一致します。一致した場合、プロパティbの値を返します。
Match.exhaustive: この関数は、すべての可能なケースが考慮され、一致されていることを確認し、他に考慮されていないケースが存在しないことを約束します。

最後に、match関数を使用して二つの異なるオブジェクト{ a: 0 }と{ b: "hello" }をテストします。Matcher内で定義された条件に従って、オブジェクトが正しく照合され、定義された条件に基づいて期待される出力が提供されます。

value

特定の型に基づいたMatcherを定義するのに加えて、開発者はvalueコンストラクタ関数を利用して、値から直接Matcherを作成することもできます。この方法は、提供された値に対してパターンを照合することを可能にします。

このプロセスを理解するために、以下の例を見てみましょう：

import { Match } from "effect";

const result = Match.value({ name: "John", age: 30 }).pipe(
  Match.when({ name: "John" }, (user) => `${user.name}は${user.age}歳です`),
  Match.orElse(() => "ああ、Johnではない")
);

console.log(result); // 出力: "Johnは30歳です"

以下に何が起こっているのかを分解してみましょう：

Match.value({ name: "John", age: 30 }): これは、提供された値{ name: "John", age: 30 }を使用してMatcherを初期化します。
Match.when({ name: "John" }, (user) => ...: これは、プロパティnameが”John”に設定されたオブジェクトと一致する条件を設定します。条件が満たされた場合、ユーザーの名前と年齢を示す文字列を構築します。
Match.orElse(() => "ああ、Johnではない"): “John”との一致がない場合、これによりデフォルトの出力が提供されます。

パターン

Predicates

述語は、特定の条件に対して値をテストすることを可能にします。評価されたデータに対するルールや条件を作成するのに役立ちます。

import { Match } from "effect";

const match = Match.type<{ age: number }>().pipe(
  Match.when({ age: (age) => age >= 5 }, (user) => `年齢: ${user.age}`),
  Match.orElse((user) => `${user.age}は若すぎます`)
);

console.log(match({ age: 5 })); // 出力: "年齢: 5"
console.log(match({ age: 4 })); // 出力: "4は若すぎます"

not

notは、特定の値を除外し、他の条件と一致させることができます。

import { Match } from "effect";

const match = Match.type<string | number>().pipe(
  Match.not("hi", (_) => "a"),
  Match.orElse(() => "b")
);

console.log(match("hello")); // 出力: "a"
console.log(match("hi")); // 出力: "b"

tag

tag関数は、識別されたユニオン内のタグに対してパターンマッチングを可能にします。

import { Match, Either } from "effect";

const match = Match.type<Either.Either<number, string>>().pipe(
  Match.tag("Right", (_) => _.right),
  Match.tag("Left", (_) => _.left),
  Match.exhaustive
);

console.log(match(Either.right(123))); // 出力: 123
console.log(match(Either.left("ああ、ダメだ！"))); // 出力: "ああ、ダメだ！"

マッチャーの変換

exhaustive

exhaustive変換は、マッチングプロセスのエンドポイントとして機能し、すべての潜在的な一致が考慮されていることを確認します。これは、マッチを返すか（Match.valueの場合）、評価関数を返します（Match.typeの場合）。

import { Match, Either } from "effect";

const result = Match.value(Either.right(0)).pipe(
  Match.when({ _tag: "Right" }, (_) => _.right),
  // @ts-expect-error
  Match.exhaustive // 型エラー！Type 'Left<never, number>'は型'never'に割り当てられません
);

orElse

orElse変換は、マッチングプロセスの結論を示し、特定のパターンが一致しない場合にフォールバック値を提供します。これは、マッチを返すか（Match.valueの場合）、評価関数を返します（Match.typeの場合）。

import { Match } from "effect";

const match = Match.type<string | number>().pipe(
  Match.when("hi", (_) => "こんにちは"),
  Match.orElse(() => "全く理解できません")
);

console.log(match("hi")); // 出力: "こんにちは"
console.log(match("hello")); // 出力: "全く理解できません"

option

option変換は、結果をOptionでカプセル化して返します。マッチが成功した場合、それは結果をSomeとして表し、マッチがない場合は値の存在しないことをNoneとして示します。

import { Match, Either } from "effect";

const result = Match.value(Either.right(0)).pipe(
  Match.when({ _tag: "Right" }, (_) => _.right),
  Match.option
);

console.log(result); // 出力: { _id: 'Option', _tag: 'Some', value: 0 }

either

either変換は、値と一致する可能性があり、EitherをEither<MatchResult, NoMatchResult>の形式で返します。

import { Match } from "effect";

const match = Match.type<string>().pipe(
  Match.when("hi", (_) => _.length),
  Match.either
);

console.log(match("hi")); // 出力: { _id: 'Either', _tag: 'Right', right: 2 }
console.log(match("shigidigi")); // 出力: { _id: 'Either', _tag: 'Left', left: 'shigidigi' }