Land of Lisp

Common Lisp始めました。

いまLand of Lispを読んでいます。
Common Lispでゲームを作って遊べる！楽しい！

読み終わったらまた感想書きます。

((Rで) 書く (Lisp) インタプリタ)

Rに慣れるために、Lispインタプリタを書いてみました。

元ねたはPeter Norvigの (How to Write a (Lisp) Interpreter (in Python)) （日本語訳: ((Pythonで) 書く (Lisp) インタプリタ)）です。

コード

遊び方

コードを取ってきます。

$ git clone https://gist.github.com/5598108.git

Rインタプリタを起動してコードを読み込ませます。
repl() を実行するとLispの対話式インタプリタが起動します。

$ cd 5598108/
$ R -q
> source("lisp.R")
> repl()
lisp.R> (+ 1 2)
3
lisp.R> (define l (list 1 2 3))
(1 2 3)
lisp.R> (car l)
1
lisp.R> (cdr l)
(2 3)
lisp.R> (define add2 (lambda (x) (+ x 2)))
#<closure>
lisp.R> (add2 40)
42
lisp.R> (equal? (list 1 2) (list 1 (- 5 3)))
TRUE
lisp.R> (define map (lambda (f l) (if (null? l) (quote ()) (cons (f (car l)) (map f (cdr l))))))
#<closure>
lisp.R> (map add2 (list 10 20 30))
(12 22 32)
lisp.R>

感想

Rの言語機能（ファーストクラスの関数、レキシカルスコープ、クロージャなど）のおかげで、割と楽に書けたと思います。

ただリストの操作はちょっと面倒くさいかな、と思いました。
あと値渡しとか遅延評価とかでところどころはまりました。まだまだ慣れが必要です。

でも今回初めて使った機能がいくつかあって勉強になったし、何より言語処理系を作るのはとても楽しいです。

(追記)

続編を書きました。((Rで) 書く ((もっとRっぽい) Lisp) インタプリタ)

Rとクロージャ その2

前回の続きです。

Rのプロンプトで demo(scoping) を実行すると、クロージャの使用例を見ることができます。
SICPの銀行口座 (3.1.1 Local State Variables) をRで実装したものだと思います。

> demo(scoping)


        demo(scoping)
        ---- ~~~~~~~

Type  <Return>   to start : 

> ## Here is a little example which shows a fundamental difference between
> ## R and S.  It is a little example from Abelson and Sussman which models
> ## the way in which bank accounts work.       It shows how R functions can
> ## encapsulate state information.
> ##
> ## When invoked, "open.account" defines and returns three functions
> ## in a list.  Because the variable "total" exists in the environment
> ## where these functions are defined they have access to its value.
> ## This is even true when "open.account" has returned.  The only way
> ## to access the value of "total" is through the accessor functions
> ## withdraw, deposit and balance.  Separate accounts maintain their
> ## own balances.
> ##
> ## This is a very nifty way of creating "closures" and a little thought
> ## will show you that there are many ways of using this in statistics.
> 
> open.account <- function(total) {
+ 
+     list(
+        deposit = function(amount) {
+            if(amount <= 0)
+                stop("Deposits must be positive!\n")
+            total <<- total + amount
+            cat(amount,"deposited. Your balance is", total, "\n\n")
+        },
+        withdraw = function(amount) {
+            if(amount > total)
+                stop("You don't have that much money!\n")
+            total <<- total - amount
+            cat(amount,"withdrawn.  Your balance is", total, "\n\n")
+        },
+        balance = function() {
+            cat("Your balance is", total, "\n\n")
+        }
+        )
+ }

> ross <- open.account(100)

> robert <- open.account(200)

> ross$withdraw(30)
30 withdrawn.  Your balance is 70 


> ross$balance()
Your balance is 70 


> robert$balance()
Your balance is 200 


> ross$deposit(50)
50 deposited. Your balance is 120 


> ross$balance()
Your balance is 120 


> try(ross$withdraw(500)) # no way..
Error in ross$withdraw(500) : You don't have that much money!

> 

銀行口座の状態（total: 残高）はカプセル化されていて、外部からは直接参照できません。 代わりにアクセサ（deposit: 預入れ、 withdraw: 払出し、 balance: 残高確認） を通してやり取りしています。

オブジェクト指向っぽいものを簡単に実現できていて素敵ですね。

Rとクロージャ

Rでクロージャを使ってみます。

例：アキュムレータを生成する関数

試しにPaul Grahamのエッセイ、Revenge of the Nerds に出てくる「アキュムレータを生成する関数」を書いてみます。

Schemeならこんな感じ。

gosh> (define (make-accumulator n)
        (lambda (i)
          (set! n (+ n i))
          n))
make-accumulator
gosh> (define A (make-accumulator 5))
A
gosh> (A 10)
15
gosh> (A 10)
25

Perl5だと

$ perl -de0

Loading DB routines from perl5db.pl version 1.33
Editor support available.

Enter h or `h h' for help, or `man perldebug' for more help.

main::(-e:1):   0
  DB<1> sub make_accumulator {  \
  cont:   my $n = shift;        \
  cont:   sub { $n += shift }   \
  cont: }

  DB<2> $a = make_accumulator 5

  DB<3> p $a->(10)
15
  DB<4> p $a->(10)
25

（他の言語での実装はこちらを参照。）

これをRで書くと

> makeAccumulator <- function(n) {
+   function(i) {
+     n <<- n + i
+     n
+   }
+ }
> a <- makeAccumulator(5)
> a(10)
[1] 15
> a(10)
[1] 25

短く書くとこんな感じでしょうか。

makeAccumulator <- function(n) function(i) (n <<- n + i)

スーパーアサインメント演算子 <<-

ポイントはスーパーアサインメント演算子 <<- です。

通常の代入演算子 <- は同じ環境の変数に代入します。

<<- は入れ子になった環境を順に外側に検索し、最初に変数の定義が見つかった環境に代入します。
見つからなかった場合はグローバル環境に代入します。
詳細は help(<<-) を実行してみてください。

今回の例では、内側の関数から、外側の関数の環境の n に代入したいので、 <- ではなく <<- を使う必要があります。

Ubuntu 12.04にRをインストール

Ubuntu 12.04にRをインストールします。

$ sudo apt-get install r-base-core

Emacsから使いたい場合はESSも入れると良いです。

$ sudo apt-get install ess

Emacsを起動して M-x R で対話型インタプリタが立ち上がります。