PHPでお金を扱う時、終わりのない 謎の1円調査の旅にでなくて済む方法

PHPerKaigi2025 - 03/22(土) - Track C 13:00 ~

## 想定聴講者
* 会計システムや EC サイトなどでお金を扱う開発をしている人
* PHPのstring, float, intがどのように相互変換されるのか挙動に興味がある人
* 設計に興味がある人

## 話すこと
* PHPでstring, float, intを相互変換するとどのような問題が起きるのか、どのように実行されているのか
* センシティブな数値を扱う時、どのように扱うべきなのか

## 話さないこと
* 既存の技術選定について
* 既存システムの苦悩と戦いについて

## 説明
普段開発している時はあまり意識せずに数値を型変換することがあると思いますが、そこには思いもよらぬ潜在的なバグに繋がる挙動が潜んでいます。

会計システムを作る時にPHPの数値仕様をしっかり理解した上で作らないと、後々大変なことになってしまう可能性があります。
小数点以下の誤差によって1円が消えたり増えたりしてしまうことがあり、1円の行方を巡って終わりのない、解決もしない調査の旅に身を投じることになるでしょう。
それが今なのか、いつなのかは分かりませんが、知っていれば防げる問題でもあります。

本セッションでは数値にはどんな問題があり、扱う時に何を気をつける必要があって、さらに扱いやすくするためにおすすめの方法をお話しします。

Transcript

1. PHPでお金を扱う時、終わりのない 謎の1円調査の旅にでなくて済む方法 CARTA HOLDINGS fluct 開発本部 テックリード なっかー (@konsent_nakka) PHPerKaigi 2025 2025.03.22
2. 株式会社fluct テックリード なっかー @konsent_nakka 略歴 • 新卒でCARTA HOLDINGS⼊社 fluctに配属され5年⽬ • 1年⽬はパブリッシャー向け広告配信システム全体開発を担当 • 2年⽬から数年は1名で会計システムを保守管理 • 広告配信設定システム/ツール開発チームのテックリード 役割/領域 management engineering Front Server Data Cloud Intra
3. お⾦の計算といえば会計システム
4. 会計システムを開発してきた経験から 気付きづらい問題が潜むところを話します
5. ドルの⼊⾦レポートから、円の⽀払い⾦額を計算
6. $depositReportUSD = [ // 海外からの入金レポート (10行) 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1 ]; $sumUSD = 0.0; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD += $priceUSD; } 0.1ドルを10回足してみる
7. $depositReportUSD = [ // 海外からの入金レポート (10行) 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1 ]; $sumUSD = 0.0; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD += $priceUSD; } 0.1ドルを10回足してみる 四則演算を使っている
8. $depositReportUSD = [ // 海外からの入金レポート (10行) 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1 ]; $sumUSD = 0.0; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD += $priceUSD; } var_dump($sumUSD); // `float(0.9999999999999999)` 合計が1ドルにならない 1ドルを想像するがそうはなってない
9. $yenConversionRate = 150.0; $sumJPY = $sumUSD * $yenConversionRate; // 円に変換 $floorSumJPY = floor($sumJPY); // 支払いに利用するため切り捨てる 1ドルを円に変換すると150円になるはず
10. $yenConversionRate = 150.0; $sumJPY = $sumUSD * $yenConversionRate; // 円に変換 var_dump($sumJPY); // float(149.99999999999999) $floorSumJPY = floor($sumJPY); // 支払いに利用するため切り捨てる var_dump($floorSumJPY); // `int(149)` 1円消えた…… 150円を想定していたはず
11. コンピューターでは表現しきれない世界 • コンピューターは2進数 ◦ 表現できない数が存在する • 今回は0.1を表現できず、無限に続く小数(循環小数)として扱われる ◦ 0.1 = 0.0 0011 0011 0011…… ◦ 小数の規格は 浮動小数点数(IEEE754) を参照 • 何も気にせず扱うと、意図しない数字になる はじまり
12. 1円消えるとどうなる？
13. 問い合わせ • スプシで確認した金額とズレ はじまり 〜後日〜
14. 複雑なドメイン処理のなか 調査は厳しく推測に終わった
15. お⾦の様な正確性が求められる処理で 算術演算⼦を利⽤しない
16. AGENDA A 正しく計算する 1. 計算⽅法 2. ⽐較⽅法 3. 型変換 出来ていいことだけを出来るようにする 1. 型宣⾔ 2. 独⾃型定義 B
17. AGENDA A 正しく計算する 01 計算⽅法 02 ⽐較⽅法 03 型変換 01
18. BCMathを使う
19. 小数の罠 • 算術演算子を利用した小数計算はコンピューター誤差の影響を受ける ◦ 算術演算子とは + - * / など ◦ 例えば 0.1 + 0.2 ≠ 0.3 • 誤差が発生しない仕組みが必要 計算方法
20. BCMath • PHPではBCMathという任意精度演算が拡張で用意されている ◦ bcadd - 2つの任意精度の数値を加算する ◦ bcsub - 任意精度数値の減算を行う ◦ bcmul - 2つの任意精度数値の乗算を行う ◦ bcdiv - 2つの任意精度数値で除算を行う ◦ bcfloor - 任意精度数値を切り下げる • https://www.php.net/manual/ja/ref.bc.php 計算方法
21. BCMath • BCMathはstringを引数として計算し、stringを返す ◦ bcadd(string $num1, string $num2, ?int $scale = null): string ◦ https://www.php.net/manual/ja/function.bcadd.php • 小数点第何位までの計算として欲しいのかはscaleで指定 計算方法
22. $depositReportUSD = [ // 海外からの入金レポート (10行) 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1 ]; $sumUSD = 0.0; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD += $priceUSD; } $yenConversionRate = 150.0; $sumJPY = $sumUSD * $yenConversionRate; // 円に変換 $floorSumJPY = floor($sumJPY); // 支払いに利用するため切り捨てる 計算方法が良くない
23. $sumUSD = '0.0'; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD = bcadd($sumUSD, $priceUSD, 2); } $yenConversionRate = '150.0'; $sumJPY = bcmul($sumUSD, $yenConversionRate, 2); // 円に変換 $floorSumJPY = bcfloor($sumJPY); // 支払いに利用するため切り捨てる BCMathを利用したコード BCMath関数を使う
24. $sumUSD = '0.0'; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD = bcadd($sumUSD, $priceUSD, 2); } var_dump($sumUSD); // `string(1.00)` $yenConversionRate = '150.0'; $sumJPY = bcmul($sumUSD, $yenConversionRate, 2); // 円に変換 var_dump($sumJPY); // `string(150.00)` $floorSumJPY = bcfloor($sumJPY); // 支払いに利用するため切り捨てる var_dump($floorSumJPY); // `string(150)` BCMathを利用したコード 想定通り150円
25. 注意点 - BCMathの型 • BCMathでは基本的に計算対象の数値をstringとして扱う ◦ 戻り値もstring • 数値もstringで扱う必要がある 計算方法
26. 注意点 - PHP8.3以前 • BCMathはPHP8.3以前は使えない関数がある ◦ bcceil - 任意精度数値を切り上げる ◦ bcround - 任意精度数値を丸める ◦ bcfloor - 任意精度数値を切り下げる ◦ bcdivmod - 任意精度数値の商と剰余を取得する 計算方法
27. 注意点 - 速度の低下 • 速度は少しだけ遅くなる ◦ 正確性を犠牲にしてどこまで速くするべきなのかは疑問 ◦ パフォーマンスを犠牲にしてでも正確性が重要な場合は多い • PHPはバージョンが上がるごとに速くなっている ◦ BCMathは計算アルゴリズムの変更で数倍速くなっている ◦ https://qiita.com/SakiTakamachi/items/8510ff59b09592ceb51d 計算方法
28. 1000万回の雑計測で1.5倍程度 [PHP8.4] for($i = 0; $i < 10000000; $i++) { "2.34" * (string) $i; } /** * 0m 0.486s */ for($i = 0; $i < 10000000; $i++) { bcmul("2.34", (string) $i); } /** * 0m 0.718s */ BCMath 算術演算
29. AGENDA A 正しく計算する 01 計算⽅法 02 ⽐較⽅法 03 型変換 02
30. $price1 = 0.1 + 0.2; $price2 = 0.3; var_dump($price1); var_dump($price2); var_dump($price1 === $price2); BCMathを使わない場合は 等価 にならない
31. $price1 = 0.1 + 0.2; $price2 = 0.3; var_dump($price1); // 0.30000000000000004 var_dump($price2); // 0.3 var_dump($price1 === $price2); // false BCMathを使わない場合は 等価 にならない 等価にならない
32. $price1 = bcadd('0.1', '0.2', 2); $price2 = '0.3'; var_dump($price1); // `string(0.30)` var_dump($price2); // `string(0.3)` var_dump($price1 === $price2); // false '0.30' === '0.3' BCMathで計算しても 等価 にならない 通常文字列比較だと小数点以下の 0有無が違う
33. 比較の罠 - 数値と数字 • 小数の比較は意図しない結果になることもある ◦ BCMathを使っていない計算では特に • BCMathを使った計算結果でも比較演算子による比較が失敗しうる ◦ 小数末尾の0の有無などで厳密な比較(===)で失敗する ◦ “0.1” ≠ “0.10” と判断される 比較方法
34. 比較の罠 - 数値と数字 • それを防ぐためにBCMathで計算し、BCMathで比較する ◦ BCMathで比較すれば同一の”数値”として判断してくれる • お金など、厳密な計算を伴うところは基本的にはすべてBCMathを使 うべき 比較方法
35. bccompで⽐較する
36. bccomp(string $num1, string $num2, ?int $scale = null): int • bccompは第一引数と第二引数の比較をする関数 ◦ 第一引数が大きければ 1 ◦ 第二引数が大きければ -1 ◦ 等価であれば 0 • scaleにより等価かどうか変わる点は注意 ◦ bccomp('1.001', '1', 2); // 0 ◦ bccomp('1.001', '1', 3); // 1 比較方法
37. $price1 = bcadd('0.1', '0.2', 2); $price2 = '0.3'; var_dump($price1); // `string(0.30)` var_dump($price2); // `string(0.3)` var_dump($price1 === $price2); // false '0.30' === '0.3' var_dump(bccomp($price1, $price2, 2) === 0); // true 数値としての比較 想定通り等価として扱われる
38. 計算と⽐較、両⽅揃って初めて想定通りになる
39. AGENDA A 正しく計算する 01 計算⽅法 02 ⽐較⽅法 03 型変換 03
40. 型変換の挙動を実感するために 算術演算⼦を使ったサンプル
41. (中略)ここまでは既存と一緒 $sumUSD = 0.0; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD += $priceUSD; } 0.1ドルを10回足すコード
42. (中略)ここまでは既存と一緒 $sumUSD = 0.0; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD += $priceUSD; } var_dump($sumUSD); // 0.9999999999999999 var_dump((string) $sumUSD); var_dump((int) $sumUSD); 合計は0.9999の循環小数に
43. (中略)ここまでは既存と一緒 $sumUSD = 0.0; foreach ($depositReportUSD as $priceUSD) { $sumUSD += $priceUSD; } var_dump($sumUSD); // 0.9999999999999999 var_dump((string) $sumUSD); // 1 var_dump((int) $sumUSD); // 0 float / string / int で乖離
44. PHPにおける浮動小数点数の型変換 • PHPは利用者に扱いやすい変換を提供しようとしてくれる ◦ それが仇となって難しい挙動を生み出している？ • 注意として小数をstringにする過程でイプシロンは丸められる ◦ 場合によっては 1.0E-6 のようなE表記になってしまう ◦ var_dump((string)0.000001); // 1.0E-6 ◦ E表記はBCMathの引数として渡すと怒られる • そもそも不要な型変換をしないのがベスト ◦ BCMathで計算する数値は基本的にstringとして扱う 型変換
45. ここまでで計算の正確性は担保された
46. 次はお⾦計算のミスを防ぐ
47. 例えばBCMathを使い忘れたり、 数値を取り違えたり、 使い⽅を間違えたりする
48. 間違いやすいロジックはお⾦の調査を困難にする
49. 出来ていいことだけ 出来るようにしよう
50. AGENDA A 出来ていいことだけを出来るようにする 01 型宣⾔ 02 独⾃型定義 01 B
51. プリミティブ型とBCMathを使ったサンプル
52. $price1 = bcadd('0.1', '0.2', 2); $price2 = '0.3'; bccomp($price1, $price2, 2) === 0; // true 比較方法の章で使ったコード
53. 関数にしてみる
54. function 二つの値を計算して比較する関数 ( string $expected, string $actualLeftOperand, string $actualRightOperand, ): bool { $actual = bcadd($actualLeftOperand, $actualRightOperand, 2); return bccomp($actual, $expected, 2) === 0; } 二つの値を計算して比較する関数 ('0.3', '0.1', '0.2'); メッセージを出力し、比較する関数
55. 全部stringだけど 数値として扱いたくないだろうか？
56. そもそもbcmathを忘れずに 全ての箇所で使⽤できるだろうか？
57. プリミティブ型 • stringにはじまりPHPには多くのプリミティブ型が存在する ◦ Javaでは byte / char / short / long ◦ JavaScriptでは symbol / undefined / null ◦ Golangでは complex64 / rune / uintptr • プリミティブ(=原始的)というように汎用的な型 ◦ 汎用的で何でもできて容易に壊せる ◦ 壊さないように使い方を脳に留めておく必要があり辛い 型宣言
58. 引数の型を狭くして ⽤途を絞ろう
59. BCMath\Number • BCMathはPHP8.4でBCMath\Numberというクラスが登場 ◦ new BCMath\Number(‘0.1’) ◦ string | int を引数として作れるBCMath用の型 ◦ BCMathが提供している計算関数が実装されたクラス • 数値の型を限定して、それ以外のstringと区別するべき ◦ 数値も通常文字列もstringなのは緩すぎる ◦ 静的解析でも数字になっているかどうかは指摘されない ◦ 実行時エラーになる 型宣言
60. function 二つの値を計算して比較する関数 ( \BCMath\Number $expected, \BCMath\Number $actualLeftOperand, \BCMath\Number $actualRightOperand, ): bool { $actual = $actualLeftOperand->add($actualRightOperand, 2); return $expected->compare($actual, 2) === 0; } BCMathを使って書き直す
61. 二つの値を計算して比較する関数 ( new \BCMath\Number('0.3'), new \BCMath\Number('0.1'), new \BCMath\Number('0.2'), ); 呼び出しコードに数値しか渡せなくなった
62. 型を狭くする利点 • 仕方なくstringとして扱っていた数字が正しく数値になった • BCMath\Numberを使うとメソッドが自動補完される ◦ 任意精度演算を忘れない 型宣言
63. 二つの値を計算して比較する関数 ( '0.3', '0.1', '0.2', ); 型が決まっていると数値であるべきことが明確 二つの値を計算して比較する関数 ( new \BCMath\Number('0.3'), new \BCMath\Number('0.1'), new \BCMath\Number('0.2'), );
64. 次は、型にコードの意味を持たせる
65. AGENDA A 出来ていいことだけを出来るようにする 01 型宣⾔ 02 01 独⾃型定義 B
66. 独⾃型を使って意図が分かりやすく、 使い⽅も分かりやすいものを提供する
67. 汎⽤的な型のみの場合はどうなるか？
68. ユースケースの説明
69. 今⽉の⽀払⾦額を計算→ドルに変換する
70. 今⽉の⾦額に税率をかけて⽀払⾦額を計算 ⽀払⾦額に為替レートをかけてドルに変換 円とドル両⽅の⽀払⾦額を返す
71. $最終円金額 = 今月の最終円金額を計算する ( $金額, $税率); $最終ドル金額 = 最終円金額をドルに変換する ( $最終円金額, $ドル変換レート); return [$最終円金額, $最終ドル金額]; 本当に正しく動いているのかは分からない
72. function 今月の最終円金額を計算する ( \BCMath\Number $金額, \BCMath\Number $税率): \BCMath\Number { $最終円金額 = $金額->mul($税率, 2)->floor(); return $最終円金額; } function 最終円金額をドルに変換する ( \BCMath\Number $最終円金額, \BCMath\Number $ドル変換レート): \BCMath\Number { return $最終円金額->div($ドル変換レート, 2); } 本当に正しく動いているのかは分からない
73. 表現の限界 • 汎用的な型だけでは表現に限界がある ◦ プリミティブ型、BCMath\Number • 汎用的な型だけではメソッドを呼び出す時に取り違えられる ◦ 正しい使い方しかできないようになってない • ドメインが伝わらず用途を推測できない ◦ ある値がドメインとして存在可能な値か分からない ◦ 例えばマイナスはダメなど • 引数に同じ型が横一列に並んでいると視認/保守性が悪い 独自型定義
74. どう表現するか？
75. プリミティブ型より ドメイン固有の型を 【62】プリミティブ型よりドメイン固有の型を
76. ValueObjectを使う
77. final readonly class PriceJPY { public function __construct(public \BCMath\Number $value) {} // applyTax は税込金額を含めたValueObjectを返す // 課税、非課税、免税などに対応するため外から税率を渡す public function applyTax(TaxRate $taxRate): TotalPriceTaxinJPY { return new TotalPriceTaxinJPY($this, $taxRate); } } ValueObjectはこんなの
78. $最終円金額 = 今月の最終円金額を計算する ( new PriceJPY($金額), new TaxRate($税率)); $最終ドル金額 = 最終円金額をドルに変換する ( $最終円金額, new DollarConvertRate($ドル変換レート)); // 円とドルの金額を両方 DBに保存したいのでまとめて返す return new TotalPriceTaxin($最終円金額, $最終ドル金額); ValueObjectを使った関数を呼び出してみる
79. function 今月の最終円金額を計算する ( PriceJPY $金額, TaxRate $税率, ): TotalPriceTaxinJPY { return $金額->applyTax($税率); } function 最終円金額をドルに変換する ( TotalPriceTaxinJPY $最終円金額, DollarConvertRate $ドル変換レート): TotalPriceTaxinUSD { return new TotalPriceTaxinUSD($最終円金額, $ドル変換レート); } ValueObjectを使った関数の実装
80. 使い⽅を間違えない
81. 型が違うとちゃんと怒られる 型が違う
82. 追加要望
83. 前⽉からの繰越⾦額を扱う必要が出てきた
84. 例えば 1000円に満たなければ 翌⽉の⽀払いとするような場合
85. $最終円金額 = 今月金額と前月金額から最終円金額を計算する ( new CurrentPriceJPY($今月金額), new TaxRate($今月税率), new PrevPriceJPY($前月金額), new TaxRate($前月税率)); $最終ドル金額 = 最終円金額をドルに変換する ( $最終円金額, new DollarConvertRate($ドル変換レート)); return new TotalPriceTaxin($最終円金額, $最終ドル金額); 前月金額が出てきても可読性が悪くなりづらい
86. function 今月金額と前月金額から最終円金額を計算する ( CurrentPriceJPY $今月金額, TaxRate $今月税率, PrevPriceJPY $前月金額, TaxRate $前月税率, ): TotalPriceTaxinJPY { return new TotalPriceTaxinJPY( $今月金額->applyTax($今月税率), $前月金額->applyTax($前月税率), ); } 処理もやれることをやるだけ
87. 伝わりやすさ重視でコードを書いたが、 本来はもっと複雑なコードなはず
88. 前⽉の繰越⾦額が出てきてたり マージンの概念が出たり 配信障害などの補填をしたくなったり ⼊⾦レポートが会社ごとに違うフォーマットだったり 買い切りでの取引が始まったり 暫定で⽀払いがしたくなったり 暫定の差額を計算する必要が出てきたり 計上科⽬を区別したくなったり 請求が出てきたり インボイスが出てきたりインボイスが出てきたり
89. コードが正しいかどうかに⾃信を持てるのは⼤事
90. ⾃分⾃⾝のことは⾃⾝で答えられるようにする
91. どうして縛るのか？ • 引用 ◦ 問題領域の知識を活用して固有の型を作ることで、取りえる組み 合わせを大幅に減らせる ◦ 「出来てはならぬことを禁じる」のではなく、はじめから「出来 ていいことだけを出来るようにする」と考えるのです ◦ 状態だけでなく「ふるまい」もカプセル化する 独自型定義 【89】関数の「サイズ」を小さくする 【103】見知らぬ人ともうまくやるには 【31】状態だけでなく「ふるまい」もカプセル化する
92. どこまで縛るか • 間違った処理を書かないために型を分ける ◦ ドメインとして明確に処理を区別したい場合は型を分ける ◦ スコープが小さくない変数も制約があった方が安全 • 重要でないロジックを細かく型を分ける必要はないと思っている ◦ コードを書く時のコストの方が辛くなってくる ◦ 例えばログメッセージ、スコープが2, 3行だけの変数など 独自型定義
93. 全体の設計として どこでBCMath\Numberにして、 どこでValueObjectにするのか
94. 型を狭くする利点 型宣言 string BCMath\Number CurrentPriceJPY
95. まとめ
96. No day but TODAY CARTA HOLDINGSについて 約 53% 電 通 （株） VOYAGE GROUP 約 47% 既存株主 事業例 サービス例 CARTA HOLDINGSについて
97. まとめ • 基本的には精度を求められる小数計算全てにBCMathを使う ◦ BCMathを使う場合、数値はstringで扱うことを第一に考える • 変数の型は用途を狭く限定する ◦ スコープも狭くし、広い場合は型をフルに使って限定する • PHPのバージョンは上げる分だけメリットが増える ◦ BCMathの関数 ◦ BCMath\Number ◦ readonly ◦ 速度 まとめ
98. Q & A • ドメインの中にBCMathみたいな外部ライブラリ入るのが気になる ◦ BCMathは純正拡張なので保守されなくなるような痛みは少ない ◦ 出来ることもシンプルでGMPなどへの入れ替えも大変ではない • BCMathによる計算時間増加が気になることもある ◦ 前処理(ELT/ETL)でまとめておく可能性も考える ◦ ただ、例えばsnowflakeはコンピュータ誤差は発生する ◦ そもそもintで全部扱い小数が発生しないならBCMathも必要ない まとめ