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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

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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

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お⾦の計算といえば会計システム

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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

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ドルの⼊⾦レポートから、円の⽀払い⾦額を計算

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$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

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$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

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$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

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$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

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$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

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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

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1円消えるとどうなる？

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問い合わせ ● スプシで確認した金額とズレ はじまり 〜後日〜

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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

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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

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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

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AGENDA A 正しく計算する 01 計算⽅法 02 ⽐較⽅法 03 型変換 01

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BCMathを使う

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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

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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

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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

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$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

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$sumUSD = '0.0'; foreach ($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

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$sumUSD = '0.0'; foreach ($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

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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

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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

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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

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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

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AGENDA A 正しく計算する 01 計算⽅法 02 ⽐較⽅法 03 型変換 02

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$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

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$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

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$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

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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

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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

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bccompで⽐較する

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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

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$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

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計算と⽐較、両⽅揃って初めて想定通りになる

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AGENDA A 正しく計算する 01 計算⽅法 02 ⽐較⽅法 03 型変換 03

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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

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(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

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(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

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(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

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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

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ここまでで計算の正確性は担保された

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次はお⾦計算のミスを防ぐ

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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

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間違いやすいロジックはお⾦の調査を困難にする

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出来ていいことだけ 出来るようにしよう

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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

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プリミティブ型とBCMathを使ったサンプル

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$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

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関数にしてみる

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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

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全部stringだけど 数値として扱いたくないだろうか？

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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？

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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

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引数の型を狭くして ⽤途を絞ろう

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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

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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

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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

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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

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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'), );

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次は、型にコードの意味を持たせる

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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

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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

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汎⽤的な型のみの場合はどうなるか？

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ユースケースの説明

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今⽉の⽀払⾦額を計算→ドルに変換する

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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

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$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

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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

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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

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どう表現するか？

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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

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ValueObjectを使う

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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

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$最終円金額 = 今月の最終円金額を計算する ( new PriceJPY($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

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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

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使い⽅を間違えない

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型が違うとちゃんと怒られる 型が違う

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追加要望

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前⽉からの繰越⾦額を扱う必要が出てきた

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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

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$最終円金額 = 今月金額と前月金額から最終円金額を計算する ( new CurrentPriceJPY($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

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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

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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

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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

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コードが正しいかどうかに⾃信を持てるのは⼤事

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⾃分⾃⾝のことは⾃⾝で答えられるようにする

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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

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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

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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

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型を狭くする利点 型宣言 string BCMath\Number CurrentPriceJPY

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まとめ

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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

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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

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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