[ 目次, 前節, 次節, 索引 ]

1.1.3 組合せの評価



本章の目的の一つは, 手続き的な考え方に注目することである. とりあえず, 組合せを評価するのに, 解釈系自身も手続きに従っていると考えよう.

• 組合せを評価するには次のことを行う:

1. 組合せの部分式を評価する.

2. 最左部分式の値である手続き(演算子)を, 残りの部分式の値である引数(被演算子)に作用させる.

このような単純な規則からでも, 一般的処理での重要な点が分る. まず第一段として組合せの評価プロセスを達成するには, 組合せの各要素の評価プロセスを実行しなければならないことを見て欲しい. すなわち, 評価の規則は, 本質的に 再帰的(recursive)である; つまり, 手順の一部に規則自身を呼び起す必要がある.10

    深く入れ子になった組合せの場合, 再帰の考え方が, それを用いなければかなり複雑になるものを, いかに簡潔に表現しているかに注意して欲しい. 例えば:

(* (+ 2 (* 4 6))
   (+ 3 5 7))
の評価では, 評価規則を個々の組合せに対し四回使う必要がある. 図1.1のように, 組合せを 木で表すと, このプロセスの絵が描ける. 各組合せをそれから分れる 枝に, 演算子と被演算子を対応させた 節点で表す. 終端の節点(つまり, そこからは枝の分れていない節点)は, 演算子か数を表す. 木を使って評価を眺めると, 被演算子の値は, 終端の節点から始って, より高いレベルへ組み合さりながら, 上方へと湧き出して行くのが見える. 一般に, 再帰は階層的な木構造のオブジェクトを扱うのに強力な技法であることが分る. 実際, 評価規則の「値が上方へ湧き出す」形は 木構造のため込み (tree accumulation)として知られている一般的処理の一例である.


図1.1 各部分式の値を示す木

    次に, 第一の規則を繰り返し使っていると, 評価する必要のない数字列,基本演算子, またはそれ以外の名前のような, 組合せでない基本的な式の地点へ到る. 基本的な場合を扱うのに次を規定する.

• 数字列の値は, その表す数値とする.

• 基本演算子の値は, 対応する演算を実行する機械命令の列とする.

• それ以外の名前の値は, その環境で名前と対応づけられたオブジェクトとする.

+*のような記号は大域環境に含まれていて, その「値」である機械命令の列に対応づけられていると規定すれば, 第二の規則は第三の規則の特例と見てもよい. 注意すべきは式での記号の意味の確定における 環境の役割である. Lispのような対話型言語で(+ x 1)のような式の値を云々するのは, 記号x(あるいは記号+)の意味を与える環境のことをいわずば無意味である. 3章で分るように, 環境は評価が行われる文脈を提供するのもだという考えは, プログラムの実行を理解する上で重要な役割を果している.

    上の評価規則が定義は扱わないことに注意して欲しい. 例えば, (define x 3) の評価はdefineを二つの引数(一方は記号xの値で, もう一方は3)に作用させるのではない. defineの目的はxを値に対応づけることでしかない. (つまり, (define x 3)は組合せではない.)

    このような一般的評価規則の例外を特殊形式(special forms)という. defineはこれまでに現れたただ一つの特殊形式だが, 他のものにもすぐ出会う. 各特殊形式はそれ自身の評価規則を持つ. (それぞれに特有の評価規則のある) いろいろな種類の式でプログラム言語の 構文規則が出来ている. 他の多くのプログラム言語と比べ, Lispはとても単純な構文規則を持っている; つまり, 式の評価規則は, 単純な一般規則と, 少数の特殊形式に特化した規則で出来ている.11


10 第一段階で評価規則が組合せの最左端の要素を評価すべきだというのは, 現時点ではそこに, 加算や乗算のような組込み基本手続きを表す+*のような演算子しか来ないことから, おかしいと思うかもしれない. 演算子自体が合成式であるような組合せに使えることが後で分るであろう.

11 一様な形に書けるのに, ただ便利ということで, 別の形をとる表層構文をPeter Landinの作った用語で構文シュガー(syntactic sugar)という. 他の言語の利用者と比べると, Lispのプログラマは概して構文問題を気にしない. (反対にPascalの文法書が, いかに多くを構文記述に使っているか見て欲しい.) この構文無視は, 一つにはそれによって表層構文の変更が簡単になるLispの柔軟さのせいであり, もう一つには, 言語を一様でなくす「便利な」構文構造は, プログラムが巨大で複雑になった時, 必要以上の困難を惹き起すということの認識による. Alan Perlisは「構文シュガーはセミコロンの癌のもとだ」といった. [コロンは大腸のこと]

[ 目次, 前節, 次節, 索引 ]