F#によるアクティブケースを用いた外部DSLの変換

C#プログラマのためのF#入門（8）

　本連載では、C#で「最低限」なんらかのコードを書いたことのあるプログラマーを対象に、関数型プログラミング言語「F#」について数回にわたり解説していきます。今回は言語指向プログラミングの第2弾として、外部DSLにて書かれた具体的表現を読み込んでF#に変換する技術を解説します。

はじめに

　言語指向プログラミングの第2弾として、今回は外部DSLにて書かれた具体的表現を読み込んでF#に変換する技術について解説します。

アクティブパターン

　アクティブパターンとはある値に複数の表現方法（フォーム）を与えることで、XMLなどの型付けされていない異種混在なデータに対しても、パターンマッチを可能にする技術です。

　構文中のバナナクリップ（||）に囲まれた各部分をアクティブパターン識別子と呼びます。パターンマッチなどでアクティブパターンを使用する場合には、このアクティブパターン識別子経由で呼び出します。

　アクティブパターン識別子は、アクティブパターンに引数として渡される入力データ用パーティションに対する名前のようなものです。

［構文］シングルケースとマルチケースアクティブパターン

--------------------------------------------
//シングルケース
(|アクティブパターン識別子|) [引数] = 式
//マルチケース
 (|アクティブパターン識別子1|アクティブパターン識別子2|..|) [引数] = 式
--------------------------------------------
//パターンマッチ基本使用方法
let パターンマッチ名 引数 =
    match 引数 with
    | パターン1(※1)  -> 式
    | パターン2 -> 式
--------------------------------------------

　パターンマッチにおいて、パターンが識別子で2文字以上で大文字で始まる場合は（※1）、コンパイラがアクティブパターンなどのパターン識別子との照合を試みます。一致する識別子が見つからない場合は次のパターンが入力値（引数）と比較されます。

　比較において一致が発見された場合、アクティブパターンの式部分に記述された該当する変換作業が行われ、その結果が戻され、それからパターンマッチが行われます。つまり、アクティブパターンの各アクティブパターン識別子を関数のように機能させ、その結果をパターンマッチングの一部として使用できます。これは言い方を変えれば、ある値をアクティブパターン（関数）で変換してからパターンマッチングを行う補助関数とも言えるでしょう。

　アクティブパターンにはシングルケースとマルチケースの2種類があります。シングルケースとは、アクティブパターン識別子が1つしかないもので、引数として渡された入力データをあるたった1つの方法で変換します。一方、マルチケースとは、アクティブパターン識別子が複数あり、入力される値によって変換パターンが異なります。

　いずれの場合にもパターンマッチからアクティブパターンを呼んで使用する際には、ちょうど関数を呼ぶようにアクティブパターンを呼び、アクティブパターンの式の部分に記述される変換作業を行います。

［リスト1］シングルケースアクティブパターン

open System.Drawing
//シングルケースアクティブパターン
let (|TestRGB|) (n : System.Drawing.Color) = //※2
    (n.R, n.G, n.B )
//パターンマッチ
let printRGB (n: System.Drawing.Color) =
    match n with
    |TestRGB(r, g, b) -> printfn " Red: %d Green: %d Blue: %d" r g b  //※1
printRGB Color.Red;;

　▼

Red: 255 Green: 0 Blue: 0

val ( |TestRGB| ) : Color -> byte * byte * byte
val printRGB : Color -> unit

　上記リストはシングルケースアクティブパターンの例です。パターンマッチのパターンとして定義されたTestRGBは、シングルケースアクティブパターンとして、唯一の式（変換作業）を実行し、System.Drawing.Color型の入力データを引数としてシングルケースアクティブパターン（※2）に渡し、処理をしてからパターンマッチ（※1）を行っています。

　引数nを渡されたシングルケースアクティブパターンTestRGBは、いかなるSystem.Drawing.Color型の引数を受けた場合にも、その(n.R、n.G、n.B)の組を返します。