Java ラムダ式 関数 異なった型を変数に格納する方法

Question

public class Main {
public static void main(String[] args) {

Function<String, Integer> func = (String str) -> { return str.length(); };
int a = func.apply("Java");
System.out.println("文字列「Java」は" + a + "文字です");

}
}

上記のコードのようにAPIとラムダ式を用いて「関数の定義と、その実体の即時生成したもの」を変数に格納したいのですが下記のようなコードの場合(複数の異なった型を引数として受け取る場合)どうすれば変数に格納できるのでしょうか。

public class Main {
public static void main(String[] args) {

	Function<IntBinaryOperator, Integer, Integer(戻り値の型）> f =　//←この部分がわかりません
		(IntBinaryOperator func, int a, int b) -> {
			int result = func.applyAsInt(a, b) + func.applyAsInt(a, b);
			return result;
		}; 

}
}

Comments

[swordone]

「関数の定義と、その実体の即時生成したもの」の意味が分かりません。
「上記のコードのように」という事は、「上記のコード」のどれかがどれかに対応していると思うのですが、どれの事ですか？
どれが「関数の定義」で、どれが「その実体」で、「即時生成したもの」なのですか？

Answer 1

この部分のFunction

Function<IntBinaryOperator, Integer, Integer(戻り値の型）> f =　//←この部分がわかりません。この次の行で定義する函数リテラルは、以下の関数の型を期待していることがわかります。

• (IntBinaryOperator,int,int) -> int

型パラメータに置き換えると、３引数をとり戻り値を返す、関数型インターフェイスのどれかに該当します。

• (T,U,V) -> W
• (T,U,U) -> V
• (T,U,U) -> U

Java標準の関数型インターフェイス

java.util.functionパッケージを調べます。Java標準の関数型インターフェイスで３引数のものはありません。

Function<T,R>は、(T) -> R (引数は１つだけ)
BiFunction<T,U,R>は、(T,U) -> R
BinaryOperator<T>は、(T,T) -> T
IntUnaryOperatorは、(int) -> int
IntBinaryOperatorは、(int,int) -> int
…

３引数の関数型インターフェイスを定義する

標準の関数型インターフェイスがない場合は、自分で３引数の関数型インターフェイスを定義します。

• 関数型インターフェイスのメソッドは１つだけ定義する
• ただし、Objectで定義されるメソッド(equals, toString など)や、staticメソッド、デフォルトメソッドは除外
• @FunctionalInterfaceアノテーションをつけてコンパイラにチェックさせる

３引数の関数型インターフェイスをどう使うかによって、型パラメータの指定が異なります。要件に応じて型パラメータを決めてください。

  @FunctionalInterface
  interface TriFunction<T, U, V, W> { // (T,U,V) -> W
    W apply(T f, U x, V y);
  } 
  interface TriFunction2<T, U, V> extends TriFunction<T, U, U, V> {}
  interface TriFunction3<T, U> extends TriFunction<T, U, U, U> {}  
  interface HigherOrderBiOperator<T> extends TriFunction<BiFunction<T,T,T>, T, T, T> {}

  @FunctionalInterface
  interface HigherOrderIntBinaryOperator { // (IntBinaryOperator, int, int) -> int
    int apply(IntBinaryOperator f, int x, int y);
  }

Java標準の関数型インターフェイスで済ませる

標準のFunctionを使って、関数を引数にとり合成関数を返すことができます。

Function<IntBinaryOperator, IntBinaryOperator> f3 = fun -> (x,y) -> fun.applyAsInt(x,y) + fun.applyAsInt(x,y);
Function<IntBinaryOperator, BiFunction<Integer,Integer,Integer>> f4 = fun -> (x,y) -> fun.applyAsInt(x,y) + fun.applyAsInt(x,y); 

関数は定義しただけなので、f3.applyAsInt(a,b)またはf4.apply(a,b)で呼び出して、結果を得ます。

カリー化(追記)

カリー化を追記します。左辺の関数の型が入れ子になります。

    Function<IntBinaryOperator,IntFunction<IntUnaryOperator>> f5 = fun -> x -> y -> fun.applyAsInt(x,y) + fun.applyAsInt(x,y); 
    System.out.println(f5.apply((x,y)-> x * y).apply(3).applyAsInt(2));

参考: Does Java support Currying?

Comments

[xebme]

カリー化を忘れていたので追記します。

[o2kr1o]

返信が遅くなり申し訳ありませんとても参考になりました。ありがとうございます。

[xebme]

kotlinやscalaは、つぎのような型を考えて、そのままプログラミングできます。

((Q, R) -> S ,Q ,R) -> S
((U, V) -> W) -> U -> V -> W

Javaは、関数部分に、あらかじめ定義された関数型インターフェイスの名前を要求します。そのうえ、関数型にはプリミティブ型と参照型で様々な種類があり、煩雑です。

Answer 2

 Function<IntBinaryOperator, Integer, Integer(戻り値の型）> f =　//←この部分がわかりません

Functionは、引数を一つだけ取る関数型。

引数をふたつ、IntBinaryOperatorとIntegerをとって、Integerを返したいのであれば、BiFunctionをつかえばいい。
ただし、その続きの書き方に問題がありますが。

    BiFunction<IntBinaryOperator, Integer, Integer> f = //←この部分がわかりません
    (IntBinaryOperator func, Integer a, Integer b) -> {

もし、引数を三つも九つもとりたいのであれば、関数型インタフェースを自前で用意しては?

  @FunctionalInterface
  interface FunctionHoge<A, B, C, R> {
    R apply(A a, B b, C c);
  }

Comments

[o2kr1o]

ご回答いただきありがとうございます。わたしのほうでもBiFunctionを試してみたのですが＜エラー: 不適合な型: ラムダ式のパラメータ型は不適合です(IntBinaryOperator func, Integer a, Integer b) -> {＞とコンパイルエラーとなってしまいます。これはなぜなのか教えていただきたいです。

[shiketa]

BiFunctionの定義をよく読みましたか。applyメソッドが欲しているのは二つの引数です。`(IntBinaryOperator func, Integer a, Integer b) -> `は、引数をいくつ指定していますか？

[xebme]

BinaryOperatorの定義を見てください。
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/index.html?java/util/function/Function.html
型の数と引数の数は必ずしも一致しません。

質問のとおりに高階関数を定義することができます。それで良いのだろうか。
@FunctionalInterface
interface HigherOrderFunction<T, U, V> {
V apply(T f, U x, U y);
}
Tのところに関数型インターフェイスを定義することもできます。BiFunctionかBinaryOperatorかによって型の数が変わります。

[xebme]

次のほうが、考えに無理がないと思います。
Function<IntBinaryOperator, IntBinaryOperator> f1 = (fun) -> (x,y) -> fun.applyAsInt(x,y) + fun.applyAsInt(x,y);
Function<IntBinaryOperator, BiFunction<Integer,Integer,Integer>> f2 = (fun) -> (x,y) -> fun.applyAsInt(x,y) + fun.applyAsInt(x,y);

[o2kr1o]

お二人のおかげで無事解決いたしました。誠にありがとうございます