Scala의 Partial Function

다음은 Int형 인자를 받아 Option[Int]를 반환하는 세가지 함수입니다.

val f1 = (i: Int) => if i >= 0 && i < 100 then 100.some else Option.empty
val f2 = (i: Int) => Option.when(i >= 100 && i < 1000)(200)
val f3_: PartialFunction[Int, Int] = { case i if i >= 1000 && i <= 10000 }
val f3 = f3_.lift
val f3a = ({ case i if i >= 1000 && i <= 10000 => 300 }: PartialFunction[Int, Int]).lift

정해진 범위의 인자를 받으면 함수마다 특정한 값을 반환하는데 범위에 해당하면 Option으로 감싸고 해당하지 않으면 None을 반환하여 범위에 해당하지 않는 것을 나타냅니다. 마지막 함수는 f3를 정의하기 위해 먼저 PartialFunction f3_를 정의하고 lift 함수를 사용하였고 한줄로는 f3a와 같은 형태로 정의할 수도 있습니다.

PartialFunction은 인자의 범위중 일부에 대해서 반환값이 정해지는 함수의 type입니다. 다시말해 인자에 따라 값이 있을수도 있고 없을수도 있다는 것을 표현하는 방법입니다. 이 trait은 isDefinedAt 함수를 가지며 따라서 f3_.isDefinedAt(999)를 호출하면 false를 반환받습니다.

PartialFunction은 lift 함수를 사용해서 PartialFunction[A, B]를 Function1[A, Option[B]]로 만들수 있습니다. 반대로 Function1[A, Option[B]] 함수는 unlift를 사용해서 PartialFunction[A, B]를 얻을 수 있습니다.

TIP

unlift는 pattern matching에도 사용할 수 있다고 합니다. val f1.unlift(r1) = 0 : @unchecked 위의 코드를 실행하면 r1은 100의 값을 가집니다. 범위를 벗어나는 값을 주면 실행시 MatchError가 발생할 수 있다고 컴파일러가 워닝으로 알려주어 위와 같이 @unchecked annotation을 사용하였습니다. 다음과 같이 case 문에서 해당하지 않는 경우를 함께 사용하면 되겠지요.

0 match
  case f1.unlift(r1) => s"answer is $r1"
  case _ => "answer is not defined"

세가지 함수를 하나로 합치고 싶다면 어떻게해야 할까요? 각각의 범위에 따라 다른 값을 반환하려면 새로 함수를 작성해야 할까요?

PartialFunction은 orElse를 사용하여 합칠 수 있습니다. 첫번째 함수의 범위에 해당하지 않으면 두번째 함수를 호출하는 방식으로 서로 합치는 것이죠.

val f = (f1.unlift.orElse(f2.unlift).orElse(f3.unlift)).lift
val ff = (f1.unlift orElse f2.unlift orElse f3.unlift).lift // .을 생략한 문법

f1, f2, f3는 Option을 반환하는 함수이므로 먼저 unlift를 사용해서 PartialFunction으로 바꾼 다음 합쳐서 다시 lift 함수를 사용해서 Option 반환하는 함수로 바꾸었습니다.

Kleisli를 사용하면 Function1[A, Option[B]] 함수들을 합칠 수 있습니다.

val kf = Kleisli(f1) <+> Kleisli(f2) <+> Kleisli(f3)

위에서 정의한 ff와 kf는 같은 동작을 하는 함수들입니다. 실제로 사용할 것 같지 않은 예를 들었지만 실제로 http4s 라이브러리에서 HttpRoutes를 합칠때 Kleisli를 사용하고 있습니다.