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この関数は参照透過性があるといえますか?

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 副作用が関数内に入ってるコード

const age = (birthYear) => {

    const today = new Date();
    const thisYear = today.getFullYear();
    return thisYear - birthYear;
}

 副作用から分離されたコード

const age = (birthYear, thisYear) => {
    return thisYear - birthYear;

 使う側

age(2000, (new Date()).getFullYear());

「関数型プログラミングの基礎」という書籍の2章でこのようなコードがあったのですが、
副作用から分離されたコードと言っても、結局、外部の「日付」というコンテキストに処理結果が依存してくるので、
果たしてこれは参照透過性があるコードと言って良いものなのかどうかわからず混乱してしまいました。

どう考えると良いのでしょうか?

一応、本では副作用を持つ部分と持たない部分を分離して、副作用がない方の関数だけでも参照透過性をもたせようぜってことだったのですが、それに渡す引数がDateオブジェクトの日付みたいなものだと参照透過性があるって言えるのかわかりません。

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例として挙げられている副作用から分離されたコードは、たしかに参照透過性があります。参照透過性とは、その式をその式の値に置き換えても、プログラムの観測可能な振る舞いが変わらないことを指します。別の言い方をすると、参照透過性のある関数は、同じ入力に対して、同じ作用と同じ出力を持ちます。

たとえばこのように使った場合、age()は毎回同じ値を返します。たとえプログラムの実行中に年が変わっても、age()の返す値は変わりません。

const thisYear = new Date().getFullYear();

age(2000, thisYear);
age(2000, thisYear);
age(2000, thisYear);

一方、new Date()にはご指摘の通り参照透過性がありません。なにも引数を与えてないのに実行した時点によってそれが保持する値(日付)が変わります。

new Date();
new Date();
new Date();

参照透過性のある関数はテストが容易に行えますので、そのような関数の割合を増やしていくことで、バグの少ないプログラムを実現できます。

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  • 2017/10/09 20:16

    ご回答ありがとうございます。サンプルのコードは「age(2000, (new Date()).getFullYear());」のように、引数でnew Date()を使っているからややこしいのですかね。。。ご掲示頂いたコードのように先にconstに現時点での年を文字列で格納してそれをage関数の引数に使うのであれば、たしかにいつ実行しても同じですね。いや、、、同じじゃない???const thisYearに入る値が実行する年によって変わってしまいますよね?thisSecondみたいにわかりやすくすると、それがより顕著になりそうな?

    キャンセル

  • 2017/10/09 20:36 編集

    もちろん、同じプログラムを来年実行したら、今年実行した時と振る舞いが変わります。しかし、その理由はage()への入力が2017から2018に変わったためであって、age()に参照透過性がないためではありません。age()は参照透過性の条件「同じ入力に対して、同じ作用と同じ出力を持つ」は満たしています。違う入力を与えたら違う出力をするのは、ある意味あたり前と言えるでしょう。

    JavaScriptについては詳しくないのですが、テストを書く時のことを想定するとわかりやすいかもしれません。たとえば仮にテストをassert_eq(期待値, 実際の値)の形式で書くとしたら、参照透過性のあるage()ではassert_eq(17, age(2010, 2017)); assert_eq(18, age(2010, 2018));というようにテストできます。

    一方で参照透過性のないage()ではテストをどう書いたらいいでしょうか? もしassert_eq(17, age(2010)) と書いた場合、今年はテストにパスしますが、来年はパスしなくなってしまいます。このように入力以外の何かの要因によって出力が変わる関数には参照透過性がありません。

    キャンセル

  • 2017/10/09 20:47

    なるほど!そのように考えるとしっくり来ますね!ありがとうございました!参考になりました!

    キャンセル

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副作用から分離されたコードと言っても、結局、外部の「日付」というコンテキストに処理結果が依存してくるので、
果たしてこれは参照透過性があるコードと言って良いものなのかどうかわからず混乱してしまいました。

実際のシステムは時間や状況に応じて容易に変動する入力と出力にあふれている。
ファイルの入出力、日付、ユーザーの入力値…etc

要するに副作用無しのシステムというのは考えられないわけだね。
じゃあどうするねんって話なんだけど、
参照透過性があるかつ副作用のないコードの領域を出来る限り広げる」事が目的。

const age = (birthYear, thisYear) => thisYear - birthYear;
age(2000, (new Date()).getFullYear());

なので、上記コードは全体で見れば副作用があるけど、
その根幹になっている計算ロジックthisYear - birthYearを参照透過性があるかつ副作用のない関数で逃して死守することに成功したわけだね。

だからage関数は別ファイルに分けて、様々な数値や境界値チェックを試みたりして正しく動作することを容易に証明出来るってわけ。


以下蛇足

より実践的にするなら誕生日が例えば10月5日だとすれば、
今日が10月4日か10月6日かでも結果が変わって当然だから、実践的にはMoment.jsを使ってこんな感じになりそうだね。

// age :: Moment -> Moment -> Number
const age = (birth, today) => today.diff(birth, 'years');

console.log(moment().format()) // "2017-10-10T12:14:26+09:00"
console.log(age(moment('2000-10-09'), moment())) // 17
console.log(age(moment('2000-10-11'), moment())) // 16

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