条件分岐
●述語
述語は真 (true) か偽 (false) を返す関数です。Common Lisp の場合、偽は nil で表し、それ以外の値を真と判断します。述語の場合、条件を満たす場合はシンボル t を返します。シンボル t は真を表す代表選手なのです。
関数 equal は 2 つの引数が同じ値か調べます。簡単な例を示します。
(equal (+ 1 2 3) 6) => t (equal (+ 2 3 4) 7) => nil (equal 4 4.0) => nil ; 型が違うとダメ (equal 'a 'a) => t (equal 'a 'b) => nil (equal '(a b c) '(a b c)) => t (equal '(a b c) '(a b d)) => nil
関数 eq は、2 つの引数がまったく同じであるか調べます。これは、コンピュータのメモリ番地を調べます。同じシンボルであれば eq は t を返します。しかし、同じ値の数値でも eq は t を返さない場合があります。
(eq 'a 'a) => t (eq 1d100 1d100) => nil
Lisp は数値アトムを生成する場合、同じ数値でも違うメモリ番地に実体を割り当てる場合があるからです。これはリストの場合も同様です。次の例を見てください。
(eq '(a b c) '(a b c)) => nil
あと、Common Lisp には eql と equalp が用意されています。eq, eql, equal, equalp の違いは次のようになります。
- eq は同一のオブジェクト (つまりアドレスが等しい) 場合に真を返す。
- eql は eq を満たしている、あるいは、同じ型で同じ値の数値や、同じ値の文字であれば真を返す。
- equal は eql を満たしている、あるいは、equal を満たすリストや内容が等しい文字列であれば真を返す。
- equalp は equal を満たしている、あるいは、型が違っても同じ値の数値、 文字や文字列では英大小文字を区別しない、equalp を満たすリストや配列であれば真を返す。
等しいと判定される範囲が eq < eql < equal < equalp と広がっていきます。
●数値を比較する述語
次は、数値を比較する述語をまとめて紹介しましょう。
- = N1 N2 N3 ... ==> （N1 ＝ N2 ＝ N3 ＝ .... ）
引数がすべて等しければ t を、それ以外であれば nil を返す。 - /= N1 N2 N3 ... ==> （N1 ≠ N2 ≠ N3 ≠ .... ）
引数がすべて等しくなければ t を、それ以外であれば nil を返す。 - < N1 N2 N3 ... ==> （N1 ＜ N2 ＜ N3 ＜ .... ）
引数を左から順に見て、単調に増加していれば t を、それ以外であれば nil を返す。 - > N1 N2 N3 ... ==> （N1 ＞ N2 ＞ N3 ＞ .... ）
引数を左から順に見て、単調に減少していれば t を、それ以外であれば nil を返す。 - <= N1 N2 N3 ... ==> （N1 ≦ N2 ≦ N3 ≦ .... ）
引数を左から順に見て、減少することがなければ t を、それ以外であれば nil を返す。 - >= N1 N2 N3 ... ==> （N1 ≧ N2 ≧ N3 ≧ .... ）
引数を左から順に見て、増加することがなければ t を、それ以外であれば nil を返す。
これらの述語は、右側に書いた数式の関係を満たせば t を返し、そうでなければ nil を返します。引数は 2 つ以上与えてもかまいません。
equal は数値の型が違うと nil になりましたが、= を使うと引数の型を区別せずに数値が等しいか調べることができます。次の例を見てください。
(= 4 4) => t (= 4 4.0) => t (= 4 4.0 4 4.0) => t (= 4 4.0 4.1) => nil
●データ型を調べる述語
次は、データ型を調べる述語を紹介しましょう。
- atom アトムか？
- numberp 数値か？
- integerp 整数か？
- floatp 浮動小数点数か？
- symbolp シンボルか？
- stringp 文字列か？
- listp リストか？
- consp コンスセルか？
いずれの述語も引数をひとつ取り、引数が条件を満たせば t を、そうでなければ nil を返します。関数名が p で終わるのは、述語 (predicate) の頭文字に由来するそうです。atom は例外なので注意してください。
nil は偽を表すシンボルですが、空リストも表しています。それでは、listp と symbolp で nil を調べてみるとどうなるのでしょうか。
(listp nil) => t (symbolp nil) => t (atom nil) => t ; atom でも t を返す (consp nil) => nil
listp の場合、nil は真を返すことに注意してください。consp を使うと nil は偽に判断されます。
Common Lisp にはデータ型を表現するために、型指定子と呼ばれるシンボルが用意されています。今まで紹介したデータと型指定子の関係を示します。
- number 数値
- integer 整数
- float 浮動小数点数
- symbol シンボル
- string 文字列
- list リスト
- cons コンスセル
list と cons は、関数のほかにも型指定子としての役割も持っています。データ型によっては、もっと細かく分類することもできます。型指定子を使ってデータ型を調べる述語に typep があります。簡単な例を示しましょう。
(typep '(a b c) 'list) => t (typep "abcdef" 'string) => t (typep 100 'integer) => t (typep 100 'float) => nil (typep 'a 'symbol) => t
関数 type-of は引数のデータ型を型指定子で返します。次の例を見てください。
(type-of '(a b c)) => cons (type-of "abcdef") => simple-string (type-of 100) => integer (type-of 1.23) => single-float
simple-string は普通の文字列を表す型指定子です。
●複数の述語を組み合わせる
複数の述語を組み合わせる場合はマクロ and と or を使います。
(and Ｓ式１ Ｓ式２ Ｓ式３ Ｓ式４ ..... ) (or Ｓ式１ Ｓ式２ Ｓ式３ Ｓ式４ ..... )
and は複数の述語を「～かつ～」で結ぶ働きをします。and は与えられた S 式を左から順番に評価します。そして、S 式の評価結果が nil であれば、残りの S 式を評価せずに nil を返します。ただし、最後まで S 式が nil に評価されなかった場合は、いちばん最後の S 式の評価結果を返します。
or は複数の述語を「～または～」で結ぶ働きをします。or は and と違い、S 式の評価結果が nil 以外の場合に、残りの S 式を評価せずにその評価結果を返します。すべての S 式が nil に評価された場合は nil を返します。それでは、簡単な例を示しましょう。
(defun check-number (x) (and (< 10 x) (<= x 20))) (defun check-number-else (x) (or (>= 10 x) (> x 20)))
最初の例は、引数 x が 10 より大きくて、かつ 20 以下の場合 t を返します。次の例はその逆で、x が 10 以下、または 20 より大きい場合 t を返します。
check-number と check-number-else は逆の関係です。いちいち 2 つの関数を作らなくても結果を逆にすればいいはずです。この場合は not を使います。not は引数が nil ならば t を返し、それ以外ならば nil を返す関数です。つまり、真と偽をひっくり返す働きをします。これを否定といいます。ひらたくいえば、「～ではない」という意味になります。次の例を見てください。
(check-number 15) => t (not (check-number 15)) => nil
このように not を使うことで、述語の判定を逆にすることができます。
●条件分岐
簡単な条件分岐は if を使います。if の構文を示しましょう。
(if <条件部> <then節> <else節>)
if は条件部を評価し、その結果が真ならば then 節を評価します。条件部が偽であれば else 節を評価します。else 節は省略することができます。その場合は、条件部で偽と判定されると nil を返します。これを図に示すと、次のようになります。
図 1 : 条件分岐
(1) が else 節を省略した場合で、「もしも条件を満たすならば then 節を評価する」となります。(2) の場合では、「もしも条件を満たすならば then 節を評価し、そうでなければ else 節を評価する」となります。すなわち、条件によってどちらかの節が評価されることになります。簡単な使用例を示しましょう。
List 1 : if の例
(defun even-or-odd (x)
(if (evenp x) ; 条件部
(print "偶数です") ; then 節
(print "奇数です"))) ; else 節
evenp は引数が偶数であれば t を返す述語です。逆に、奇数だと t を返す述語が oddp です。関数 even-or-odd は引数 x が奇数か偶数かを判断し、その結果を表示します。これは簡単ですので、すぐにわかると思います。
if の else 節が nil の場合には、if の代わりに when を使うことができます。逆に、if の then 節が nil の場合には unless を使うことができます。
(when test Ｓ式１ Ｓ式２ Ｓ式３ ..... )
when は最初に test を評価しその結果が nil であれば、その後ろの S 式を評価せずに nil を返します。そうでなければ、S 式を順番に評価し、最後の S 式の評価結果を返します。
unless は when とは逆の働きをします。述語が偽 (nil) に評価されたときに、引数の S 式を順番に評価します。unless は述語 not を使うと、次のように whenを使って表すことができます。
(unless test Ｓ式１ ...) ≡ (when (not test) Ｓ式１ ...)
if の場合、then 節や else 節はひとつの S 式しか受け付けませんが、when やunless では、複数の S 式を引数として受け取ることができます。
複雑な条件分岐には cond を使います。cond はちょっと奇妙な構文をもっています。
(cond ( 条件部Ａ Ｓ式A1 Ｓ式A2 ... )
( 条件部Ｂ Ｓ式B1 Ｓ式B2 ... )
・・・・・
( 条件部Ｍ Ｓ式M1 Ｓ式M2 ... )
( t Ｓ式T1 Ｓ式T2 ... ))
cond は複数の節を引数として受け取ります。各節の先頭には条件をチェックする述語があり、条件が成立した場合、残りの S 式を評価します。条件が不成立であれば、次の節に移ります。たとえば、条件部 A が不成立であれば、次の節に移り条件部 B をチェックします。条件が成立したならば、同じ節にある S 式を順番に評価していきます。そして、いちばん最後に評価された S 式の返り値が cond の返り値となります。したがって、一度節が選択されたら、それ以降の節は評価されません。
もしも、どの条件部も不成立であれば、cond は nil を返します。ところで、上図ではいちばん最後の節で条件部が t になっていますね。t は真に評価されるので、この節は無条件に実行されることになります。つまり、条件部 A から条件部 M までのすべての条件が不成立でも、最後の節が必ず選択されるのです。cond を図に表すと次のようになります。
簡単な例を示しましょう。
List 2 : cond の例
(defun data-type (x)
(cond
((integerp x) (print "整数です"))
((floatp x) (print "浮動小数点数です"))
((listp x) (print "リストです"))
((symbolp x) (print "シンボルです"))
((stringp x) (print "文字列です"))
(t (print "その他のデータです"))))
引数 x のデータ型を調べて表示します。今まで説明したデータであれば表示し、そうでなければその他のデータとして表示します。
図 3 : 再帰呼び出し
図 4 : my-append の動作