Software Engineering Lecture 5/23

前回の復習
• Pure LISP

• Pure LISPのプログラミング技術

• 再帰、末尾再帰

• 宿題

• ura.ie.classes.software に講義のノートとか問題の解答例などを置いているので、 参考にすること。

  来週はお休み。

Common LISP

Pure LISP では、
• すべてのデータ構造をリストで表す。
• できるだけ少ない機能で豊富なデータ構造を作る。
• 再帰を積極的に使う。
• 大域変数を使わない。
というプログラムをおこなってきた。 では、Common LISP らしいプログラムとは?

Common LISPらしい特徴

• 構造体 / 破壊的代入

• 関数呼びだし時の機能

• 豊富な制御構造

• 豊富なデータ構造

• マクロ

これらの機能を全部覚えるべきか?
• 完全に覚えている必要はない

• が知っている必要はある

• そして完全に調べる方法を知っておくこと

どうやって知る? どうやって調べる?
• 本をざっと読む。授業をちゃんと聞く

• info の使い方を調べる

• (help 'function) を覚えておく

• 英語に慣れる

• 高い日本語の本を買う

構造体 / 破壊的代入

(setf form value) は通常は大域変数の代入に使う。

(setf test-result 'test)

しかし、setf のformには、もっといろいろなものを持ってくることが できる。

(setf x '(a b c d e))
(setf (car x) 'test)
(setf (second x) 2)

さてxの値は? setfの代入の先は、局所変数でも良い。

(defun test (x y)   
   (setf x 3)
   (setf y 4)
   (print x)
   y)
(test 'a 'b)

さて(test 'a 'b)の結果は? xの値は? setf は入力されたデータ構造を壊してしまう。

>(defun list-destroyer (x y)
    (setf (cadr x) y)
    y
)
LIST-DESTROYER

>x
(TEST 2 C D E)

>(list-destroyer x 10)
10

>x
(TEST 10 C D E)

このような作用を関数の副作用といい、list-destroyerは副作用を持つという。

特に、この性質を利用して、環状リストを作ることができる。

(list-destroyer x x)

しかし、テストする前に、心の準備をしておこう。

「LISP, GCLが止まらなくなったら、 control-Cを打つ。そして :q とする」

作成されたリストは、どういう 構造をしているのだろうか? 図にかいてみよう。

Pure LISPでは環状リストを作ることはできない。何故だろうか?

関数呼びだし時の機能

Common LISPの売りは「便利な機能」である。関数呼びだしの時に、
• オプションを付けることができる
• 引き数の長さを決めない関数を作ることができる
• 引き数を名前で指定することができる
• 指定されない引き数のデフォルトを決めることができる

(defun root ( x &optional (n 2)) (expt x (/ 1 n)))
(defun rest-arg (x &rest y) y)
(defun key-arg (x &key y) y)

>(root 2)
1.4142135623730949
>(root 2 3)
1.2599210498948732
>(rest-arg 'a 'b 'c)
(B C)
>(key-arg 1 :y 3)
3

豊富な制御構造

• loop
• do
• dotimes
• dolist
• mapcar, maplist, mapcan ...
• prog, prog2, progn
もちろん、これらを使う代わりに再帰を使っても良い。その方が覚える 方は簡単である。再帰一つを覚えれば良いのだから。

(let ((i 10))
   (loop
        (print i)
        (if (= i 0) (return 0) (decf i 1))))
(do 
   ((i 10 (- i 1)))    ; 最初が10   1づつ引く
   ((= i 0) i)         ; おわりは i が 0の時
   (print i)           ; これを繰り返す
)

(dolist (x '(a b c d e)) (print x))

しかし、loop, dolist などは確かに再帰よりはわかりやすい。 (何故だろう?)

豊富なデータ構造

Common LISPはリストの他に、
• 文字列 (string)
• ベクタ / 配列
• ハッシュ表
• 構造体
• ストリーム
リストで全部表現できるのだが、何故、これらのデータ構造があるのだろう? これらのデータ構造についてはまた別に調べることにしよう。

マクロ

LISPのプログラムはすべてs-式で書かれている。そして、LISPはS-式を 処理するのが得意である。だから、関数を直接定義するのではなくて、 いったん関数を表すs-式を生成する関数を書いてから、その結果を 関数の定義とするようことができる。

これによって、自分独自の制御構造とかシンタックスとかを作ることが できる。Cの#define, C++のテンレートなどはマクロと考えることも できる。また、アセンブラなどではマクロによって、長く単調なコードを 読みやすくすることができる。

例えばwhile文をloopを使って書きたいとしよう。

その前に、便利なマクロを一つ紹介しよう。

(setf a 1)
(setf b 2)
>`(a ,a b ,b)
(A 1 B 2)

バックコートは、","の着いている部分だけど評価して、任意のS-式を 作ることができる。

>(defmacro while (condtion body)
   `(loop (if ,condtion ,body (return)))
)
WHILE
>(setf i 10)
>(while (> i 0) (progn (decf i) (print i)))

しかし、マクロには、他人には何をやっているか分からない。 デバッグが難しいという欠点がある。

マクロを使って、Common LISPをまったくLISPらくしないプログラム に直すことができる。しかし、それはまったくLISPらしいこである...