![クロージャ
• Schemeにおいて，クロージャは無名関数と同義であるといえます
[要出典]
• カプセル化や遅延評価などのためによく使います](https://image.slidesharecdn.com/lisp1-130917111439-phpapp02/85/Lisp-1-78-320.jpg)
Lisp講義1
- 3. と，その前に…
- 4. Scheme • Lispには，たくさんの方言があります • 今回の講義では，その中でも，Schemeを使います • 理由としては，シンプルで理解しやすいと思われるためです
- 5. • 3 • 3 • 6 • 2 • (+ 1 2) • (- 5 2) • (* 2 3) • (/ 8 4) LISPの文法 式（プログラム） 評価結果（実行後）
- 6. 簡単にはこんな感じ
- 7. 仕組み • 読み込み（READ） • 評価（EVAL） • 表示（PRINT） • これがループして行われる • REPL（Read-Eval-Print Loop）と呼ばれる
- 8. LISPの式 (+ 1 2) 演算子 引数
- 9. LISPの式 (+ 1 2) 演算子 引数 ※ 引数は演算子に先行して評価されます
- 10. 文法に関してはこれだけ
- 11. LISPの構文1 さて次は…
- 12. • x • y • 30 • ERROR!! • (define x 10) • (define y 20) • (+ x y) • (* x z) define 式（プログラム） 評価結果（実行後）
- 13. 仕組み • Lispの環境に記憶 • (define x 10)とすると，xは10と記憶される • 環境に記憶することを束縛という • xは10に束縛される，という
- 14. 図解 環境 x=10 y=20 … … … (define x 10) x (define y 20) y 束縛 (+ x y) 30 評価 参照
- 15. ならば…
- 16. (+ x 40)とすると？
- 17. 図解 (+ x 40) 50 評価 10 40
- 18. 整数はそのまま整数に評価されます
- 19. シンボル • xやyといったものは，シンボルと呼ばれます • シンボルはhoge，stibearなどなんでも良い • hideo54やsaiko-no-natsuもシンボルとして扱えます
- 22. リストとアトム • ()で囲われた式をリストといいます • そうでないものをアトムといいます • (+ 1 2) • (define hoge fuga) • (foo bar baz) • これらはすべてリスト • a • 200 • これらはすべてアトム
- 24. いきなりですが
- 25. 40を評価すると40です
- 26. では
- 28. 答え：quoteを使います
- 29. • x • hoge • saiko-no-natsu • (quote foo) • (quote x) • (quote hoge) • (quote saiko-no-natsu) • (quote (quote foo)) quote 式（プログラム） 評価結果（実行後）
- 30. quote • quoteを使うと，評価を1回止めることができます • 便利のため，(quote 何々)と書く代わりに，‘何々と書けます
- 31. 評価のおさらい 環境 x=10 y=20 … … … (quote x) x x 10 評価 参照 評価
- 33. husbandを評価すると？
- 34. 答え：シンボルwifeが返ります
- 35. 特殊オペレータ すぺしゃる！
- 36. 特殊オペレータ • quoteやdefineはすべての引数が必ずしも評価されません • これらが特殊オペレータであるためです • ほかにも，ifなどが特殊オペレータです • 特殊オペレータが成す式を特殊フォームといいます
- 37. 関数 • 特殊オペレータに対して，+や-のような， 引数がすべて評価されるような演算子を関数といいます • (関数 引数0 引数1...)のような式を関数呼び出しといいます • 関数呼び出しを評価すると，関数の返り値が得られます
- 38. 同図像性 ホモイコニシティ
- 39. いきなりの難しいセクション！
- 42. ところで
- 44. コンス • コンスはcar部とcdr部という2つの記憶域を持ちます • コンスは関数consによって作ることができます • (cons ‘a ‘b)→(a . b) • (a . b)はcar部にシンボルa，cdr部にシンボルbを持ちます
- 45. コンス car (cons 'a 'b) (a . b) cdr a b 評価
- 46. コンス • 関数carや関数cdrでそれぞれcar部，cdr部が得られます • (car (cons ‘a ‘b))→a • (cdr (cons ‘a ‘b))→b • コンスは値へのアドレスを持っているだけ • なのでどんな値も格納できます • コンスのcdr部がコンスなら，ドットは省略されます • (cons 'a (cons 'b 'c))→(a b . c)
- 47. コンス car (cons 'a (cons 'b 'c)) (a b . c) cdr a b 評価 c car cdr
- 48. コンス • コンスのcdr部が空リスト()だった場合，cdr部の表示は省略 • (cons ‘a (cons ’b ‘())→(a b)
- 49. コンス car (cons 'a (cons 'b '())) (a b) cdr a b 評価 car cdr
- 51. リスト 空リスト 値 値 値
- 52. リスト(a b c)を作るには • (cons ‘a (cons ‘b (cons ‘c ‘()))) • ‘(a b c) • (list ‘a ‘b ‘c)
- 53. という訳で
- 54. データと式は一緒ですね
- 55. ちなみに
- 56. リストのcdr • (car ‘(a b c))→a • (cdr ‘(a b c))→(b c)
- 57. リストのcdr car cdr a b c car cdr car cdr このコンスのcdrを取る
- 58. リストのcdr b c car cdr car cdr
- 60. 関数を作ってみましょう
- 61. 関数 • 特殊オペレータlambdaを使って作ります • (lambda (n) (+ n 1)) • 上は引数を1つとって，それに1を足したものを返す関数です • 上の式で，nは仮引数で…とかいう話はCとかと一緒なので省略 • 呼び出す時は，リストの最初に置いて，その後に引数を続けます • (+ 10 20)→30 • 同様に • ((lambda (n) (+ n 1)) 10)→11
- 62. • #<procedure> • 11 • 21 • (lambda (n) (+ n 1)) • ((lambda (n) (+ n 1)) 10) • ((lambda (n) (+ n 1)) 20) lambda 式（プログラム） 評価結果（実行後）
- 63. 関数 • 関数も値 • よってdefineを使ってシンボルを束縛できる • (define plus1 (lambda (n) (+ n 1))) • これでplus1というシンボルを使って関数呼び出しができます • (plus1 29)→30
- 64. 関数 • (lambda (仮引数...) 式...) • 仮引数は束縛変数とも呼ばれ，その関数内でのみ参照できます • つまり，束縛変数のスコープはその関数内ということです • 対して，どこでも参照できる変数を大域変数といいます • 束縛変数の，大域変数に対応する呼び方として， • 局所変数という呼び方もあります • 関数は，環境を新たに作ることで，束縛変数を実現しています
- 65. 関数 環境 x=10 y=20 … … … ((lambda (x y) (+ x y)) 2 3) 束縛 新たな環境 x=2 y=3 参照
- 67. let • 局所変数を定義するために，let特殊オペレータを使います • (let ((a 2) (b 3)) (+ a b))→5 • 簡単ですね • let特殊オペレータは新たに環境を作ります
- 68. let 環境 x=10 y=20 … … … (let ((x 2) (y 3)) (+ x y)) 束縛 新たな環境 x=2 y=3 参照
- 69. lambdaの時とそっくりですね
- 70. let • letはlambdaの構文糖衣として考えることができます • つまり，letはlambdaと等価です • (let ((a 2) (b 3)) (+ a b)) • ((lambda (a b) (+ a b)) 2 3)
- 72. 構文糖衣 • quoteの構文糖衣として，「’」があります • また，関数と定義するときの構文糖衣として，次のように書けます • (define hoge (lambda (foo) (bar baz))) • (define (hoge foo) (bar baz)) • どちらも正しい関数定義です
- 73. スコープ ちょっと脱線
- 74. スコープ • 関数の説明の時にも出てきました • その変数が見えている（=参照可能な）範囲のことです • トップレベルでdefineすると，変数のスコープはグローバルに • 関数の仮引数やletで定義された変数のスコープは，ローカルに なります • また，Schemeは，レキシカルスコープと呼ばれる種類のスコープ を持ちます
- 76. • x • test • 100 • 100 • (define x 100) • (define (test) x) • (test) • (let ((x 10)) (test)) レキシカルスコープ 式（プログラム） 評価結果（実行後）
- 77. クロージャ 骨を折ります
- 79. • counter • c1 • 1 • 2 • 3 • (define (counter) (let ((c 0)) (lambda () (set! c (+ c 1)) c))) • (define c1 (counter)) • (c1) • (c1) • (c1) クロージャ 式（プログラム） 評価結果（実行後）
- 80. 副作用 副作用使用罪だ！！
- 81. 副作用 • set!は副作用をもたらす特殊オペレータです • その他，displayなども副作用をもたらします • 破壊的代入やI/O制御は副作用を伴います
- 82. 再帰 私に還りなさい
- 83. 再帰 • あるものについて記述する際に、記述しているものそれ自身への参 照が、その記述中にあらわれることをいう(Wikipediaより) • 再帰的に関数を呼び出すことを再帰呼び出しといいます • ある関数のなかでその関数が呼び出されているとき， それは再帰関数であるといえます
- 84. • fact • 120 • (define (fact n) (if (= n 0) 1 (* n (fact (- n 1)))) • (fact 5) 再帰関数 式（プログラム） 評価結果（実行後）
- 85. 末尾再帰 • 関数の末尾文脈での関数呼び出しは末尾呼び出しと呼ばれます • 再帰的な末尾呼び出しを末尾再帰といいます • Schemeでは，末尾呼び出しが最適化されます • ループ構造と等価なものに展開され，スタックを消費しないものに なります • 非常に簡単にいうと，無駄が少ないです
- 86. • (define (fact n) (fact-tc n 1)) • (define (fact-tc n m) (if (= n 0) m (fact-tc (- n 1) (* n m)))) • (define (fact n) (if (= n 0) 1 (* n (fact (- n 1)))) 末尾再帰 非末尾再帰版fact 末尾再帰版fact
- 87. 非末尾再帰版fact関数呼び出し (fact 5) (* 5 (fact 4)) (* 5 (* 4 (fact 3))) (* 5 (* 4 (* 3 (fact 2)))) (* 5 (* 4 (* 3 (* 2 (fact 1))))) (* 5 (* 4 (* 3 (* 2 (* 1 (fact 0)))))) (* 5 (* 4 (* 3 (* 2 (* 1 1)))))
- 88. 非末尾再帰版fact関数呼び出し (* 5 (* 4 (* 3 (* 2 (* 1 1))))) (* 5 (* 4 (* 3 (* 2 1)))) (* 5 (* 4 (* 3 2))) (* 5 (* 4 6)) (* 5 24) 120
- 89. 末尾再帰版fact関数呼び出し (fact 5) (fact-tc 5 1) (fact-tc 4 5) (fact-tc 3 20) (fact-tc 2 60) (fact-tc 1 120) (fact-tc 0 120) 120
- 92. named-letを使ったfact関数 • (define (fact n) (let rec ((a n) (b 1)) (if (= a 0) b (rec (- a 1) (* a b))))) • letrecを使って似たように定義ができます
- 95. map関数 • リストの各要素にマッピング • (map func list0 list1 ... listN)
- 96. sort関数 • リストの要素をソート • (sort lst func)
- 97. fold関数 • 畳み込み
- 99. 適当に演習
- 100. 参考 • 今回このスライドを作るにあたって， http://lyrical.bugyo.tk/ (魔法言語 リリカル☆Lisp) を参考にしました • 非常に良い教材です
- 101. 終