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Swiftの高階関数で遅延評価(lazy)を使い処理を効率化する

Swiftの高階関数で遅延評価(lazy)を使い処理を効率化する

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2020-8-7

Table of Contents

Swiftの高階関数はその場でクロージャを評価する
ケースによっては無駄な処理が生まれる
- 高負荷だと無駄が顕著に現れる
lazy(遅延評価)を使う
- 遅延を確認する
- 効率化を確認する
全部lazyというわけではない

例えばlazyを使うと10万件のフルアクセス処理が1件で済みます。

Swiftの高階関数はその場でクロージャを評価する

SwiftのCollectionなどで使える高階関数(filter, map, reduceなど)は、
関数が呼ばれたら、その場でクロージャが評価されます。

func toString(from val: Int) -> String {
    print(#function)
    return String(val)
}

let sequence = stride(from: 0, to: 10, by: 1)
    .filter({ $0 % 2 == 0 })
    .map({ $0 * 2 })
    .filter({ $0 > 0 && $0 < 5 })
    .map(toString)
print("Will call count")
print(sequence.count)

例えば上記コードを実行すると、コンソールには下記が出力されます。

toString(from:)
Will call count
1

ケースによっては無駄な処理が生まれる

例えば10万件に対しあるfilter処理した結果に対しisEmptyを呼びたいケースはコードだとこうなります。

let sequence = Array(stride(from: 0, to: 100000, by: 1))
    .filter({ $0 % 2 == 0 })
print(sequence.isEmpty)

これを高階関数を使わず書くとこうなります。

var isEmpty: Bool = true
let sequence = Array(stride(from: 0, to: 100000, by: 1))
for val in sequence {
    if val % 2 == 0 { isEmpty = false } // ①
}
print(isEmpty)

isEmptyは1回でも条件満たせばいいので、それ以降のループ処理を走らせる必要がありません。
①の部分でisEmpty = falseの後にbreakでループを抜けるべきです。

高負荷だと無駄が顕著に現れる

例えば高階関数のクロージャが少し重かったとします。(0.001秒かかる)

let sequence = Array(stride(from: 0, to: 100000, by: 1))
    .filter({
        Thread.sleep(forTimeInterval: 0.001)
        return $0 % 2 == 0
    })
print(sequence.isEmpty)

この場合、最終的な結果を得るには、少なくとも100秒(0.001秒 × 10万件)かかります。

lazy(遅延評価)を使う

SwiftのSequenceやCollectionにはlazy機能があります。
これは実際の値が必要になるまで高階関数内クロージャを実行しません。
実際の値とはisEmptyやcount、firstなどです。

遅延を確認する

lazyを使うには、高階関数を呼ぶ前にlazyメソッドを呼びます。
冒頭に説明したコードを使ってlazy化します。

func toString(from val: Int) -> String {
    print(#function)
    return String(val)
}

let sequence = stride(from: 0, to: 10, by: 1)
    .lazy
    .filter({ $0 % 2 == 0 })
    .map({ $0 * 2 })
    .filter({ $0 > 0 && $0 < 5 })
    .map(toString)
print("Will call count")
print(Array(sequence).count)

これを実行するとコンソールには下記が出力されます。

Will call count
toString(from:)
1

高階関数内で呼ばれているtoString(from:)がWill call countより後に来ています。

効率化を確認する

Swiftのlazyにはもう一つ特徴があります。
それは実際の値を必要としてるメソッドによって、高階関数のクロージャを中断することです。
例えば先程使った100秒かかるコードをlazy化してみます。

let sequence = Array(stride(from: 0, to: 100000, by: 1))
    .lazy
    .filter({
        print("in filter")
        Thread.sleep(forTimeInterval: 0.001)
        return $0 % 2 == 0
    })
print(sequence.isEmpty)