第10回　例外を避ける？

唯一変わったのは、そのすべて

「唯一変わったのは、そのすべて⁠」⁠。iPhone 6sのキャッチコピーですが、むしろそれはSwiftにこそふさわしい一言ではないかというぐらいSwiftは大きく変わりました。前回はそれを広く浅く紹介したのですが、今回からはそれぞれの変化を深く見ていきましょう。

Type？

Swiftの最大の特長は何かと問われたら、筆者はOptional型の多用だと答えます。本連載を最初から追いかけてくださっている読者の皆さんは納得していただけると思いますが、そうではない読者のために、ここで一度おさらいしておきましょう。

次のようなDictionaryがあったとします。

var supportedLanguages = [
    "C" : 1,
    "ObjectiveC" : 2,
]

次はなんとprintするでしょうか?

print(supportedLanguages["C"])

1ではなく、Optional(1)ですね。では次は？

print(supportedLanguages["Swift"])

nilとなります。

今度はOptional(1)ではなく1となります。この挙動を、型に着目して追っていきましょう。まずsupportedLanguagesの型は[String:Int]です。つまりStringを添字にすると、対応するIntが返ってくるデータ型なのですが、その中にないStringを添字には何を返したらよいでしょう？クラッシュするか「何もない」を何らかの形で返すかのどちらかということになります。Swiftが採用したのは後者でした。この「何もない」のがnilで、「⁠nilか値を返す」のがOptional型です。つまりsupportedLanguages[k]の型は、IntではなくOptional<Int>つまりInt?ということになります。

ところでSwiftには、enumがあります。Optional型をenumで表現するとどうなるでしょうか? こんな感じでしょうか。

enum Optional<T> {
  case Nil
  case Some(T)
}

Swiftの実装は、まさにそのようになっています。[String, Int]が実はDictionary<String,Int>の構文糖衣であるように、Int?というのはOptional<Int>の構文糖衣に過ぎないのです。

There's more than one way to fail

以上を踏まえて、次を見てみましょう。

var language = "C"
if let i = supportedLanguages[language] {
    print(i)
} else {
    print("Swift is not supported");
}

Optional(1)ではなく、1と表示されます。iの型はInt?ではなくIntで、ifに続く{}の中では100％例外なくiはIntであることが保証されている一方、elseに続く{}の中ではsupported Languages[language]がnilだったことが100％例外なく保証されているわけです。これがSwiftにおけるエラー処理の基本でした。Optional（と型変数）導入により、静的な型でもDictionaryのような動的に扱いたい型の扱いが動的言語なみに楽になったのです。

しかし、実際には「うまくいかない」だけではうまくいかないケースは少なくありません。「⁠何がどううまくいかなかった」かによって、処理を変えたいケースも多いのです。たとえば「軽い」エラーならデフォルト値を代わりに使って続行し、「⁠重い」エラーならプログラムを終了する。そういった場合、どうしたらよいのでしょう？

SwiftのOptionalがenumで実装されていることを知っていれば、次のようなSuperOptionalを定義してしまえばその問題は解決しそうです。

enum SuperOptional<E,T> {
    case Error(E)
    case Some(T)
}

func handleSuperOptional<E,T>(so:SuperOptio
nal<E,T>) {
    switch(so) {
    case let .Some(i):
        print(i)
    case let .Error(s):
        print("Error:\(s)")
    }
}

var so:SuperOptional<String, Int> =
.Some(42)
handleSuperOptional(so)
so = .Error("Not a number")
handleSuperOptional(so)

ところが、Swift 1では型変数を複数持つ総称型enumはサポートしていなかったのです（図1⁠）⁠。

見てのとおりSwift 2では期待どおり動いていますが、Swift 1.xではコンパイラがクラッシュしてしまいます。

Swift 1におけるOptionalはenumで実装されていましたが、Swift 2におけるtrycatchもenumによって実現されています。

give it a try

というわけでSwift 2のtry catchを実際に使ってみましょう。ここでは例題として、「⁠クラッシュしない配列」を実装してみます。

SwiftのArrayの要素に範囲外の添字を与えると、問答無用でクラッシュします。

var ary = [0,1,2,3]
ary[4] // ここでクラッシュ

これはDictionaryとは異なる振る舞いです。

var dict = [0:0, 1:1, 2:2, 3:3]
dict[4] // nil

問答無用でクラッシュする代わりに、何らかのエラーを返すにはどのようにしたらよいでしょうか？

Swift 2では、まずどんなエラーを返すかを定義します。

enum ArrayError : ErrorType {
    case RangeError
}

見てのとおり、エラーはErrorType型を継承したenumです。次に、エラーを起こしうるメソッドを次のように定義します。

extension Array {
    func valueAtIndex(i:Int) throws ->
Element {
        if self.count <= i {
            throw ArrayError.RangeError
        }
        return self[i]
    }
}

通常のfuncと異なる点は2つ。1つは->の前にthrowsというキーワードが追加されていること、もう1つは範囲外であることを検出したうえで、その場合はthrow ArrayError.Range Errorしていること。

あとはこれを使うだけ。

var ary = [0,1,2,3]
do {
    var v:Int
    v = try ary.valueAtIndex(0)
    v = try ary.valueAtIndex(4)
} catch {
    print("Array out of range")
}

たしかに今度はクラッシュせず、“⁠Array out of range⁠”と表示されるようになりました（図2⁠）⁠。ここでコードを見てみましょう。まず、実行ブロックがtryではなくdoで始まっています。そしてtryはary.valueAtIndex()の前についています。tryを取り除くとどうなりましたか？

Java（Script）と同様、catchは特定のエラーだけを捕まえることもできます。たとえば次のようにコードを書き換えてみましょう。

enum ArrayError : ErrorType {
    case OutOfBounds
    case NegativeBounds
}

extension Array {
    func valueAtIndex(i:Int) throws ->
Element {
        if i < 0 {
            throw ArrayError.NegativeBounds
        }
        if self.count <= i {
            throw ArrayError.OutOfBounds
        }
        return self[i]
    }
}

var ary = [0,1,2,3]
do {
    var v:Int
    v = try ary.valueAtIndex(0)
    v = try ary.valueAtIndex(-1)
} catch ArrayError.NegativeBounds {
    print("Array Index must be zero or
lager")
} catch ArrayError.OutOfBounds {
    print("Array Index too large")
} catch {
    print("Unknown Error")
}

例外を例外扱いしないSwift

さらにSwiftならではの特長として、catchでまとめて捕まえるのではなく、if letやguardで捕まえることもできます。

if let v = try? ary.valueAtIndex(4) {
    print(v)
} else {
    print("Array out of range")
}

もしくは

guard let v = try? ary.valueAtIndex(3) else
{
    print("Array out of range")
}

まとめると、次のとおりとなります。

TypeErrorを継承したエラー型を定義
エラーを起こしうるfuncには->の前にthrowsをつける（エラーを起こしたら定義したエラーをthrow）
エラーを起こしうる関数／メソッドはtryする（エラーはcatchだけではなくif letやguardで使うこともできる）

このようにSwift 2のtry catch機構は、Java（Script⁠）⁠？のそれと比べると少し面倒ですが、例外ではなく飽くまで一般的なデータ型であるenumの自然な拡張として実現されている点が実に特長的です。構文の視点で見るとdo catchは「例外処理」ですが、型の視点で見ると飽くまでで普通の処理。Swift 2に合わせて改定された［The Swift Programming Language］でも、「⁠例外」（⁠exception）という言葉を避けて飽くまで「エラー処理」（⁠Error Handling）としているのもそのためでしょう。

次号は

「なるべく一般的かつ包括的に⁠」⁠。それがさらに反映されているのが、Protocol Oriented Programmingという新たなスローガンでしょう。

次回は、いよいよこのProtocol Oriented Programmingを取り上げます。

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