Noneの判定をリファクタリングしたい

Question

• 関数Aがあります。引数aをもらいます。
• 関数A内では、まず関数Bを呼び出します。

関数Bには引数としてaを与え、結果bもしくはNoneを返してもらいます。

• 次に関数A内では、関数Cを呼び出します。

関数Cには関数B同様、引数としてbを与え、結果cもしくはNoneを返してもらいます。

• 関数Dも関数Cと同じです。
• 関数Aは関数Dの結果を返します。

上をコードにしてみたものの、同じような処理が書かれていて冗長に感じます。
どうすれば以下のコードを短くリファクタリングできますか？

def A(a):
    b = B(a)
    if b is None:
       return None
    c = C(b) # bがNoneであるかもしれないことを想定していない
    if c is None:
       return None
    d = D(c)
    return d

# 利用する
y = A(x)

どこかでNoneが返ってきたらすぐにreturn Noneしたいという感じです。また、呼び出す関数側にNoneであるかもしれないことを考えさせていないわけですが、呼ぶ側と呼ばれる側のどちらでNoneに対する分岐を書くべきですか？

Answer 1

呼出関数をリストに入れると簡潔に処理できると思います。

def A(a):
    for f in [B,C,D]:
        a = f(a)
        if a is None:
            break
    return a

呼ぶ側と呼ばれる側のどちらでNoneに対する分岐を書くべきですか？

これはケースバイケースです。その関数にNoneが渡される可能性があれば分岐させます。
仕様上ありえないのであれば、分岐を書かずassertで済ませます。

Answer 2

何事もほどほどにというのは、プログラミングにも言えると思うのでベストな方法はケースバイケースな気はしますが、極端な場合(アプリケーションやモジュール内にこうした論理が多数必要というような場合)ちょっと凝ったことをしてみたくなることもあります。

def callWhenNotNone(f, a):
    return None if a is None else f(a)

def A(a):
    assert a is not None  # AにNoneはわたってこないはずだがBに万一Noneが渡ると
                          # 危険ならこうしたガードを仕込みたいこともある
    r = B(a)
    r = callWhenNotNone(C, r)
    return callWhenNotNone(D, r)

とか

class GuardedValue:
     def __init__(self, value):
         self.value = value

     def applySafe(self, f):
         if value is None:
             self.value
         else:
             self.value = f(self.value)
         return self

     def apply(self, f):
         assert self.value is not None
         self.value = f(self.value)
         return self

def A(a):
    gv = GuardedValue(a)
    return gv.apply(B).applySafe(C).applySafe(D).value

Swift言語などにあるNull安全機能をちょっとまねてみたというコードです。

ただ下手にこういうことをやると却って可読性が下がったり、必要性の薄い関数やクラスの設計にかけた時間に対して大して得るものが少なかったりと、自己満足に終わる危険が大きいかも知れません。

こうした方法は頭の体操的な意味が多少あるとは思いますが、平易かつ適度な簡潔さで書くという本来的な意味で、多くの場合他の方の回答の方が適切な気がします。

そもそもPythonでこういう配慮をしたくなる大き目のアプリケーションって書くことがあるのか・・・小さめのもの(せいぜい数百行くらい)しか書いたことのない自分にはそのあたりのはっきりとした考えがありません。

呼ぶ側と呼ばれる側のどちらでNoneに対する分岐を書くべきですか？

can110さん回答に同意です。ケースバイケース。Noneに対する分岐も「その関数の機能の一つ」です。呼ばれる側にその機能が本質的に必要なら呼ばれる方に書くべきですしそうでないなら書くべきでないでしょう。

例えば汎用的な初等関数math.powにNoneチェックを入れるべきでしょうか？NOだと思います。この関数の機能は「与えた数値に対して計算すること」だけであって数値以外を渡しても何かの値を返すという機能は不必要と思います。

一方引数にNoneを渡したとき特定の規定値を仮定するといった明確な意義があるならNoneチェックをする意味があるでしょう。例えばNoneを許さない関数を呼び出す必要があり、かつその引数がNoneとなるケースを想定せねばならないAはそういう類の関数と言えましょう。

Answer 3

None 以外のケースの考慮がザルなのであまりおすすめできませんが…。

def A(a):
    b = B(a)
    c = b and C(b)
    d = c and D(c)
    return d

きちんと None を判定するとこうなるかな。

def A(a):
    b = B(a)
    c = C(b) if b is not None else None
    d = D(c) if c is not None else None
    return d

Comments

[mather]

リファクタリングという意味では、各関数がNoneを受け付けるかどうかは定義次第です。
ある関数が引数にNoneも受け付けるべき（Noneの場合の処理がある、またはオプションの値が指定されていないというケースを表現するためにNoneに意味がある）かどうかは関数単体の視点で判断したほうがいいと思います。
周りの使用方法に合わせるということも必要なケースはあると思うのですが、できる限りそのような事情は呼び出し元でコントロールしたほうがいいと思います。

[KSwordOfHaste]

「関数単体の視点で判断」に自分も賛成です。
matherさんの上のコメントに気づかずに自分の回答後半を書いたのですが、蛇足だったかもです。

Answer 4

コードをスッキリさせるなら以下でどうでしょう。
B, C, D関数の冒頭でそれぞれ入力値がNoneである場合、即return Noneするよう追記してください

def A(a):
    return D(C(B(a)))

# 利用する
y = A(x)