フッ君の日常:一人読書会

カテゴリ：一人読書会

• On Lisp 第17章 リードマクロ
  [ 2009-12-16 23:55 ]
• On Lisp 第16章 マクロを定義するマクロ
  [ 2009-12-12 23:55 ]
• On Lisp 第15章 関数を返すマクロ
  [ 2009-12-09 23:55 ]
• On Lisp 第14章 アナフォリックマクロ
  [ 2009-12-02 23:55 ]
• On Lisp 第13章 コンパイル時の計算処理
  [ 2009-12-01 23:55 ]
• On Lisp 第12章 汎変数
  [ 2009-11-25 23:55 ]
• On Lisp 第11章 古典的なマクロ
  [ 2009-11-20 19:27 ]
• On Lisp 第10章 マクロのその他の落とし穴
  [ 2009-11-17 23:55 ]
• On Lisp 第9章 変数捕捉
  [ 2009-11-15 23:55 ]
• On Lisp 第8章 いつマクロを使うべきか
  [ 2009-11-12 23:55 ]

On Lisp 第17章 リードマクロ

　リードマクロは、普通のマクロよりも Lisp 言語そのものをいじってる感が強いですなぁ。

Lisp のS式の生涯で重要な3つの瞬間
  - 読み込み時
  ｰ コンパイル時
  - 実行時

リードマクロ => 読み込み時に機能

17.1 マクロ文字
  - マクロ文字: Lips のリーダに特別な扱いを要求する文字
                (例、"開き括弧")
  - set-macro-character, リードマクロの定義
      - クォート (') は、Lisp 最古参のリードマクロの一つ
(set-macro-character #\'
                     #'(lambda (stream char)
                         (list 'quote (read stream t nil t))))

  - read の引数の最後の3つ
      1. ファイル終端に達したときにエラーを起こすか
      2. 起こさないなら何の値を返すか
      3. read を呼び出している間にも read が呼び出されるかどうか
      * ほとんどすべてのリードマクロで、第2、第4引数は t であるべき
      # 参考: read - refwiki
      
17.2 マクロ文字のディスパッチング
  - シャープ (#): ディスパッチングマクロ文字
      - リードマクロを1文字以上で定義するため
  ｰ make-dispatch-macro-character で独自のディスパッチングマクロ文字を定義可能
      - # がデフォルトで定義されている
  ｰ set-dispatch-macro-character, ディスパッチングマクロ文字の新たな組み合わせの定義

17.3 デリミタ
  - read-delimited-list, 指定した文字が現れるまで Lisp オブジェクトを読み込み
                         結果のリストを返す
      # 参考: read-delimited-list - refwiki

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On Lisp 第16章 マクロを定義するマクロ

　「関数を返すマクロ」があるのであれば、「マクロを定義するマクロ」を考えるのは自然な発想ですな。

第16章  マクロを定義するマクロ
 - 省略名を定義するマクロ
 - アクセス用マクロを定義するマクロ
 - アナフォリックマクロを定義するマクロ

16.1 省略
  - よく使われるオペレータの名前は短くあるべき
  - バッククォートのついた任意の式を見ただけで
    展開結果を言えるようになるとは思うべきではない
  - マクロでは論理的に不要なかっこは省くのが良い

16.2 属性
  - オブジェクト o が属性 p を持ち、その値が v である
      => o の属性リストを利用 (* 便利だが効率の悪い表現)
(setf (get o p) v)
      
16.3 アナフォリックマクロ
  - aif, awhen, awhile, acond, alambda, ablock, aand
  - a+, alist
      => アナフォリックマクロの定義は重複したコードになる
      => アナフォリックマクロを自動定義するマクロを作成できる
      => defanaph

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On Lisp 第15章 関数を返すマクロ

そろそろ紹介されるマクロが大きく複雑になってきて、ついていくのが少し大変になってきた。

15.2 Cdr部での再帰
  - シンボルマクロが役に立つ例
      - シンボルマクロを使用した場合
(defmacro alrec (rec &optional base)
  "cltl2 version"
  (let ((gfn (gensym)))
    `(lrec #'(lambda (it ,gfn)
               (symbol-macrolet ((rec (funcall ,gfn)))
                 ,rec))
           ,base)))
(alrec (and (oddp it) rec) t)

      - シンボルマクロを使用しない場合
(defmacro alrec (rec &optional base)
  "cltl1 version"
  (let ((gfn (gensym)))
    `(lrec #'(lambda (it ,gfn)
               (labels ((rec () (funcall ,gfn)))
                 ,rec))
           ,base)))
(alrec (and (oddp it) (rec)) t)  ;; シンボルマクロを使う場合に比べて、
                                 ;; rec を呼び出すための括弧が余計


15.3 部分ツリーでの再帰
  - 関数生成関数を書いて、それにマクロのきれいなインタフェースをかぶせる

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On Lisp 第14章 アナフォリックマクロ

　アナフォリックって何かと思ったら、要は Perl の $_ に相当するものだとのこと。考え方自体は割と単純。試しに、aif を Ruby でそれっぽく実装してみると、こんな感じか。

def aif(test, &then_form)
  @it = test
  if @it
    then_form.call
  end
end

aif 'a' do
  puts @it  #=> a
end

ただ、else は簡単には再現できそうにない。この辺りでマクロの強力さを思い知る。

  - アナフォラ => 「それ」、「it」、Perl の $_
  - 意図的にシンボル it を補足する
  - 意図的に変数補足を行うマクロのエクスポート
      => 補足されるシンボルのエクスポートも必要
           * パッケージ foo 内の (捕捉される) it は、フルネームでは foo:it

14.1 アナフォリックな変種オペレータ
  - アナフォリックな if, when, while, and, cond, lambda, block の例
  
14.2 失敗
  - 真、偽、失敗の判別
    => 多値を利用する
        * gethash は、第一返り値がデータ、第二返り値が成功 or 失敗の表現
          3通りの場合を判別するイディオム (マクロによる隠蔽が有効)
(defun edible? (x)
  (multiple-value-bind (val found?) (gethash x edible)
    (if found?
        (if val 'yes 'no)
        'maybe)))


  # 関数をクロージャとして使うテクニック (イディオム？)
  # 図14.4 で gensym の複数回評価を避けるために使用
(let ((x 0))
  (defun inc ()
    (setq x (1+ x))))
(inc)   ;=> 1
(inc)   ;=> 2
(inc)   ;=> 3

  
14.3 参照の透明性
  - Gelernter と Jagannathan の (プログラミング言語に対する) 定義
      1. どの部分式も、値の等しい別の式に置き換えることができる
      2. 同一コンテキスト内では、同じ式はどこで何回使われても同じ値を返す

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On Lisp 第13章 コンパイル時の計算処理

　コンパイル時にできる事をできるだけやってしまうことで、高速化をはかることができる。
　ベジエ曲線の例はちょっとついていけなかった。ついていく必要も無い気がするけどw
　もう少し実用的な例は、後の章で出てくるらしい。
　

13.1 新しいユーティリティ
  - 引数の一部がコンパイル時に分かっているときは、
    マクロを使って効率の良いコードを生成できる。

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On Lisp 第12章 汎変数

　setf に絡むマクロの章。
　何となく基本テクニックっぽい感じがするのは気のせいか。

12.1 汎変数という概念
  - インバージョン: 値を求める式からアサーションへの変換
  - アサーション: 成り立つべき条件
  - Common Lisp で頻繁に使われるアクセス関数 (car, cdr, nth, aref, etc...) には、
    インバージョンに当たるものがあらかじめ定義されている
  - 汎変数: setf の第一引数として機能する式

12.2 複数回の評価に関わる問題
  - define-modify-macro
      - arg1, 定義したいマクロの名前
      - arg2, 汎変数以外に取る付加的な引数
      - arg3, 汎変数の新しい値を返す関数 (名)

12.3 さらに複雑なユーティリティ
  - get-setf-method, 汎変数の値をいじくるための情報を返す関数
    # 注、ANSI Common Lisp の標準は、get-setf-expansion
    #     参考: 代入を簡略化するマクロ
  - (get-setf-method '(aref a (incf i))
    ;;=> (#:G3430 #:G3431)  ; 一時変数のリスト
    ;;   (A (INCF I))       ; 一時変数にそれぞれ代入すべき値のリスト
    ;;   (#:G3432)          ; 変更後の値を入れるための一時変数
    ;;   (SYSTEM::STORE #:G3430 #:G3431 #:G3432)  ; この束縛のもとで行うべき代入操作
    ;;   (AREF #:G3430 #:G3431)                   ; 変更前の汎変数の値を返す式

12.5 インバージョンを定義する
  - defsetf, インバージョン定義マクロ
             defmacro と違い、引数のために自動的に gensym を生成する
  - defun でも、setf に対するインバージョンを直接定義できる (CLTL2 準拠の場合)
  - 非対称なインバージョンも定義可能
      - アクセス用の式とそのインバージョンは、同じデータに対して働く必要は無い

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On Lisp 第11章 古典的なマクロ

　だんだんマクロの規模が大きくなってきた。がんばってついていこう。

　ちなみに、最近、仕事でコードを書いていて、「あ、これマクロでやれそう (やりたい)」と考える事が多くなってきた。徐々に洗脳が進んでいるらしい。

よく使われる種類のマクロ
  - コンテキストを作るマクロ
  - 条件付き評価のためのマクロ
  - 反復評価のためのマクロ

11.1 コンテキストの生成
  - コンテキストの種類
      1. レキシカル環境
      2. 世界の状態
          - スペシャル変数の値
          - データ構造の内容
          - Lisp外部の状態
          - etc...

11.2 with-系マクロ
  - コンテキスト生成マクロの名前は with- で始めることが多い
  - unwind-protect
  - 複雑なマクロは、関数とマクロの組み合わせで書く方が実用的
  # dynamic-extent宣言ってなに？？
  # あとで読む: Common Lisp のスコープとエクステント (PDF)

11.3 条件付き評価
  - 定石のうち、明確なものと効率的なものとの選択に直面したときに、
    前者を後者に変換するマクロを書く事で、切り抜けられる

11.4 反復
  - 本体となる指揮を執って、それを反復評価するオペレータ
    => マクロでのみ表現可能

11.5 複数の値にわたる反復
  # ちょっとでかいマクロが多くて、あまりついていけなかった・・・
  # 要復習
    
11.6 マクロの必要性
  - 引数をクロージャで括って、評価から保護する方法があるよ
    * でも、マクロで書いた方がすっきりする場合多数

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On Lisp 第10章 マクロのその他の落とし穴

　評価の順番が問題になる例がヤバい。こんなのに遭遇したら、かなりの時間を取られそう。
　副作用と再帰に関しては、マクロ展開の結果がイメージできていれば、避けるのはそんなに難しくない気がする。

10.2 評価の順番
  - 評価の順番が問題になる例
(defmacro for ((var start stop) &body body)
  (let ((gstop (gensym)))
    `(do ((,gstop ,stop)
          (,var ,start (1+ ,var)))
         ((> ,var ,gstop))
       ,@body)))

(let ((x 1))
  (for (i x (setq x 13))
       (printc i)))
;=> 13
;   NIL

  stop "(setq x 13)" の副作用で、ループの初期値が 13 になってしまう。
  # うーん、このハマリ方はわかりづらい・・・

10.3 マクロ展開関数の副作用
  - 展開を行うコードは引数として渡された式にのみ依存すべきで、
    値を返す他には周囲の世界に影響しようとすべきではない。
    # この原則が重要そう。
    # これさえ守っておけば、上の例のような問題は起きないはず。

10.4 再帰
  - 末尾再帰関数は、反復形に変換してマクロのひな形に使う事が容易
; 末尾再帰関数
(defun ntha (n lst)
  (if (= n 0)
      (car lst)
      (nsta (- n 1) (cdr lst))))

; 反復形に変換したマクロ
(defmacro nthc (n lst)
  `(do ((n2 ,n (1- n2))
        (lst2 ,lst (cdr lst2)))
       ((= n2 0) (car lst2))))


  - マクロの引数そのものについての再帰は可能 (引数を無限に重ねる事はできない)
  - マクロ引数の値に対する再帰は不可能 (無限ループ！)

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On Lisp 第9章 変数捕捉

　慣れるまでは、マクロを使う際に変数名の衝突ではまりそうで怖い。とりあえず、gensym 使っておけば大丈夫っぽく思えるけど、どうなんだろ。
　それから、Common Lisp の defmacro と Scheme の「健全なマクロ」の違いについてよくわかってないので、後で勉強する。

9.4 適切な名前によって捕捉を避ける
  - Common Lisp のグローバル変数には、
    先頭と末尾にアスタリスクがつく名前を付けるのが伝統
    (例) *package*
    
9.5 事前評価によって捕捉を避ける
  - 危険のある引数を、マクロ展開で作られる束縛よりも外で評価する。
    => 例えば、マクロを let で始める

9.6 Gensym によって捕捉を避ける
  - 捕捉されうるシンボルを gensym で置き換える
    <= マクロの変数捕捉を避ける確実な方法

9.7 パッケージによって捕捉を避ける
  # パッケージについて:
  #   - defpackgage でパッケージを定義
  #   - in-package  でカレントパッケージを指定、
  #   
  #  参考: パッケージを作りたい
  #        シンボルとパッケージ

9.8 その他の名前空間に置ける捕捉
  - do は暗黙のうちに、nil という名前のブロックに囲まれる
(block nil
  (list 'a
        (do ((x 1 (1+ x)))
            (nil)
          (if (> x 5)
              (return-from nil x)
              (princ x)))))
;=> (A 6)
  * 外側で明示的に指定されている nil ブロックから抜けているつもりが、
    暗黙に作られた do のすぐ外の nil ブロックに捕まってしまい、
    結果として評価値が (A 6) になってしまっている。

(block foo
  (list 'a
        (do ((x 1 (1+ x)))
            (nil)
          (if (> x 5)
              (return-from foo x)
              (princ x)))))
;=> 6
  * 外側のブロックを nil 以外の名前にすれば、無事に抜けられる

(block nil
  (list 'a
        (do ((x 1 (1+ x)))
            (nil)
          (if (> x 5)
              (return x)
              (princ x)))))
;=> (A 6)
  * return は、暗黙的に作られた nil ブロックから抜ける

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On Lisp 第8章 いつマクロを使うべきか

マクロを使う際の注意点について。
この辺は、実際に使って経験を積まないと分からない (実感できない) 部分も多いだろうなぁ。

基本的には関数を使うべき。マクロが必要なときのみ、それを使う。

8.1 他の手段では不可能なとき
  - 1. 変形, 引数等の変形が必要な場合
    2. 変数束縛, レキシカルな束縛を変更する場合
    3. 条件分岐による評価, 引数を特定条件下でのみ評価する場合
    4. 複数回の評価, 引数を繰り返し評価する場合
    5. 呼び出し側環境を利用する, 呼び出し側のコンテキストの変数等を利用する場合
         * ただし、あまり望ましい使用方法ではない
    6. 新しい環境を包み込む
    7. 関数呼び出しを節約する
        * コンパイル後のコードではマクロ呼び出しに関わるオーバーヘッドがない

8.2 マクロと関数どちらが良い?
  - マクロの長所
      1. コンパイル時の計算
      2. Lisp との密な統合
      3. 関数呼び出しの節約

  - マクロの短所
      1. 関数はデータだが、マクロはコンパイラへの指示に近い
      2. ソースコードの明確さ (が失われる)
      3. 実行時の明確さ (が失われる)
      4. 再帰 (が関数のときほど簡単ではない)

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