概略

• Lisp は，動的な型付けをする．つまり，関数の引数及び，返り値に関し て，実行時までどのような型になるかわからない．しかし，Javaは静的な型付 けを行なう．よって，全ての関数は，何らかの決まった型の引数をとり，決まっ た型の返り値を返すようになる．その型は，クラス階層の頂点にあるスーパー クラスである．

  これは，Lisp処理系は数値などをimediate data(直値)で持つように設計可能 だが，Javaで記述されたLisp処理系では，直値を持つことができないことを意 味する．これは，たくさんの数値演算を行なうプログラムでは実行時間の点で 大きな不利となる．

• JavaLispでは，以下のような型を扱う．
  • 組み込みクラスのオブジェクト
  • ユーザ定義クラスのオブジェクト
  • 整数
  • 浮動小数点数
  • 文字列
  あるスーパークラスをつくり，これらの型は全てそれを継承するクラスに対応 される様な設計もある．しかし，JavaLispでは， java.lang.Object を頂点のスーパークラスとするクラス階層を 設計した．その理由は，JavaAPIクラスライブラリをJavaLispで直接利用でき ないか，と考えたからである．また，整数に， java.lang.Integer，浮動小数点数に java.lang.Float，文字列に java.lang.String を利用することで，コーディングの手間を省くことができる．この設計は，Kawa でも採用され ている．

  また，EusLispと大幅に違うのが組み込みクラスと，ユーザ定義クラスが大き く違うところである．組み込みのクラスは，Javaのプログラムでかかれていて， classname.class は実行時にロードされている．よって， consなどの組み込みのクラスはそのコンストラクタで生成できる．しかし，ユー ザ定義クラスをインタプリタの実行時にclassname.class を作って，ロードすることは困難なので，MetaClassをつくり，そこから eus.Instance クラスのインスタンスをユーザ定義クラスのオブ ジェクトとして，生成するようにした．

• JavaLispではJavaAPIクラスライブラリのインスタンス生成及び，そのメ ソッド呼び出しに Java Reflection API を用いている．
• クラス階層の設計で，頂点のスーパークラスを java.lang.Object としてしまったので，実装が汚くなってしまっ た面もある．例えば，Eval を行なうときには，eval メソッドを 持っているEusObjectに対してはそれを起動し，そうでないときには，例えば 数値のときはそのまま返す，という場合分けをしなければならない．

組み込みのデータ型

クラス階層

java.lang.Object
        java.lang.Number
                java.lang.Integer
                java.lang.Float
        java.lang.String
        eus.EusObject
                eus.Cons
                eus.Vector
                        eus.IntegerVector
                        eus.FloatVector
                eus.CompiledCode
                        eus.Closure
                eus.PropertiedObject
                        eus.Package
                        eus.Symbol
                                eus.T
                                eus.Nil
                                eus.Lambda
                                eus.Macro
                                eus.SpecialForm
                                eus.Function
                                        eus.Function0
                                        eus.Function1
                                        eus.Function2
                                        eus.Function3
                                        eus.Function4
                                        eus.FunctionN
                        eus.MetaClass
                                eus.VectorClass
        eus.Instance
                eus.VectorInstance

インタフェース

eus.List

eus.Cons, eus.Nil が実装．

eus.Length

eus.Cons, eus.Nil, eus.Vector, eus.VectorInstance な どのSequenceが，このインタフェースを実装．

eus.Selector

関数 send で送られるキーワードシンボル (eus.nomethodなど)はこれを実装．

read-eval-print

read

文字列をリスト構造に変換する実際のreadはreadメソッドが行 なっている．また，その他のprivateメソッドは，readの下請け メソッドとなっている．

なお，バッククォートの処理は，リーダが変換することによって行なった．

eval

• 組み込みクラスのオブジェクト (eus.EusObject)
• ユーザ定義クラスのオブジェクト (eus.Instance)
• 整数 (java.lang.Integer)
• 浮動小数点数 (java.lang.Float)
• 文字列 (java.lang.String)

他の言語，例えばLispでLispインタプリタを書く場合は，関数evalを作成し， それが重要な位置を占めるが，オブジェクト指向言語でLispインタプリタを書 く場合は，その変わりに各オブジェクト毎にevalメソッドを持たせる，という 設計が考えられる．そして，JavaLispでは，その方針で実装している．

eus.EusObject には，抽象メソッドeval が定義 されているので，それを評価するにはそのメソッドを呼べばいい． eval は，一般変数を束縛する環境と，スペシャル変数を束縛す る環境の2つを引数にとる．ここで，重要と思われるクラスの eval メソッドについて述べたいと思う．

Symbolクラスのevalメソッド

Consクラスのevalメソッド

スロットアクセス (object . slot)

まずcarを評価．それがもしeus.Instanceまたは eus.EusObjectならば，cdrを引数に与えて， getslotメソッドを呼ぶ．

carがスペシャルフォームのとき (specialform args)

スペシャルフォーム car の executeメソッドを呼ぶ．引数 には自分自身と，環境を与える．

carが組み込み関数のとき

抽象クラスeus.Functionのサブクラスには，引数の数0, 1, 2, 3, 4, N (可変個または5つ以上)に応じて，それぞれ，抽象クラス Function0, Function1, Function2, Function3, Function4, FunctionN が定義されている．ここで，Functionkは，抽 象メソッドapplyKを持っている．そして，k 以外のjに対して，メソッドapplyjが起動さ れるとエラーとなり，IllegalFormExceptionが投げられる．

この設計の利点は，引数の数が4以下の固定個の場合evlisによ るオーバヘッドを削減できることにある．また， applykの側でも引数へのアクセスが容易になる．こ の設計はKawa で も採用されている．

k個の引数を持つ組み込み関数はFunction kを継承し，メソッドapplykを持ったクラス として定義される．

よってcarが組み込み関数の場合は，引数のリスト cdrの長さkに応じたapplykを 呼べばいい．引数には，cdrのそれぞれの要素を評価した結果と，環境を与え る．引数の個数が違う場合はエラーとなる．

carが組み込みマクロのとき(macro args)

組み込みのマクロは抽象クラスeus.Macroのを継承して定義 されている．そして，マクロ展開を行なうメソッドexpandが定 義されている．

よって，cdrと環境を引数に与えて car の expand メソッドを起動する．そして，返ってきた値を評価すればいい．

carがユーザ定義関数/マクロのとき (user-defined args)

この場合は，car部のシンボルからラムダ式を取りだし，そこ から eus.Closure を作る．関数のときは，apply を呼ぶ．このとき引数として環境とevlisしたcdr部を渡す．マ クロのときは環境と評価しないままのcdr部を引数として applyメソッドを呼ぶ．そしてそこから返ってきたオブジェクト を評価する．

carがラムダ式のとき ((lambda(...)...) args)

eus.Closure を作り，apply を呼ぶ．このと き引数として環境とevlisしたcdr部を渡す．

その他の場合

エラーであるので，eus.IllegalFormExceptionを投げる．

環境

eus.Environment は，線形リストで eus.Bind を インスタンス変数として持っている．eus.Bind は，変数とその 値のペアである．eus.Environment の extent メ ソッドを呼ぶと，変数とその値の束縛が環境に加わる．

スペシャル変数の実現には，eus.Bind にflagを持たせることに よって実現した．ある変数がスペシャルであることが宣言されると，一般変数 の環境中のその変数を束縛しているeus.Bindインスタンスの isSpecialflag が，trueとなる．それによってその変数がスペ シャル変数であることがわかるので，スペシャル変数の環境を参照するように する．

局所関数も，通常の値と同様に環境に束縛されている．flet で 定義された局所関数は，setLocalFunciton, getLocalFunction で追加，参照ができる．label も同様に，setLabel, getLabel で追加，参照ができる．

print

文字列(java.lang.String)は，Lispインタプリタのprintと，toString が違うので，printを行なう前にインスタンスをチェックして文字列の 場合は，ダブルクォートを前後に付けるようにした．

オブジェクト指向プログラミングの設計と実装

クラスとインスタンスの表現

この様に，JavaLispでは，組み込みクラスとユーザ定義クラスの間で大きな違 いができてしまった．これは，組み込みクラスを継承するユーザ定義クラスな どの場合は，実装が複雑であるという欠点をもたらす．組み込みクラスもユー ザ定義クラスと同様に扱うという選択肢も考えられ，オブジェクト指向プログ ラミングに関する設計は難しい．

metaclassはmake-classという関数で作る．この関数はマクロ defclassで呼ばれるようになっている．しかし，組み込みクラスに 対するmetaclassは少し複雑で，JavaLisp起動時のクラスロードの際の初期化 で作られる．

メソッド

Java Reflection API を用いた インスタンス生成とメソッドの呼び出し