Lispは関数型言語

Lispは関数型言語
(ではない)

Lisp is (not) a functional language

pixiv Inc.
USAMI Kenta

2025-06-15 #fp_matsuri

関数型まつり 2025

お前誰よ

• うさみけんた (@tadsan) / Zonu.EXE / にゃんだーすわん
• ピクシブ株式会社 pixiv事業本部 Webエンジニアリングチーム PHPer
  • 2012年末から現職、APIとかCIとかいろいろなところを見つめてきました
  • 最近はピクシブ百科事典(dic.pixiv.net)も開発しています
• Emacs PHP Modeを開発しています (2017年-)
• プログラミング言語にちょっとこだわりのある素人 (spcamp2010)

私とλ

• プログラミング苦手なのでいろんな言語をつまみぐいしてきました
  • 2010年… 魔法言語 リリカル☆Lispに出会う
  • 2011年… 「β簡約！λカ娘」(同人誌)を読む
    　　　　　　　 アルバイト先のF#マスターに単純型なしラムダ計算を教わる
  • 2012年… SICPを解いてSchemeをちょっとかじる
  • 2013年… Emacs Lispパッケージをごりごり書きはじめる

楽しみましたか？

Scott Wlaschinさんの招待講演、最高でしたね…

関数型言語
使ってますか？

関数型プログラミング
してますか？

みなさまそれぞれの
「関数型」観が あると思います

map/reduceが 使えたら関数型？

λ関数型言語とはλ

(私の偏見に基く認識)

• C言語
  関数定義ができれば関数型言語だよ派
• Python
  ファーストクラスの関数抽象があれば関数型言語だよ派
• Lisp
  標準ライブラリで高階関数(map/reduce)が扱えればいいよ派
• 動的／静的の壁
  代数的データ型が扱えない言語は関数型言語じゃないよ派
• 型推論の完全性がある静的型付き言語が関数型だよ派

ML系

• 関数型というのは純粋関数型のことだよ派

Haskell

• モナディックな表示的意味論を持つ言語だよ派

日本人も漢字使ってるし 中国語読めるでしょ？

関数型得意だし
Lisp書けるでしょ？

いやいや…
厳しい…

それくらい 「関数型」
アプローチは多様

Lispで
｢関数プログラミング｣
してますか？

Lisp族の中ですら
言語 ごとに
(方言)
文化が違う

みなさんは
Lispを
ご存じですか

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 関数型プログラミング より引用

1958年登場の言語
(現役では最古級)

C言語

puts("foo")

Ruby

puts "foo"

Lisp

(puts "foo")

(imaginary)

(((((LISP)))))

(((カッコが多い)))

カッコだらけの構文

(S式)

• (a b c) のように並べたリストを構文の基本単位とする
  • 式と文の区別はない。全てが式。
• このリストによるコードをS-expressionと呼ぶ
  • 日本語ではS式 (またはS表現とも)
• Lisp族の言語の構文に基礎であるほか、
  WebAssembly テキスト形式 (.wat) でも採用されている

結構ひとによって
印象が違う
言語だと思う

(Lispって結局何-p)

虚実に包まれたLisp

ということで

関数型言語

(じゃないの！？？)

話をきいてください

そもそも
関数型って
なんだ

｢関数型｣と呼んだのは
ジョンバッカス
(1977年)

“Can programming be liberated from the von Neumann style?: a functional style
and its algebra of programs: Communications of the ACM: Vol 21, No 8”より引用

combinatory logic
コンビネータ論理
(1929年-)

λ-calculus
ラムダ計算 (1930年代-)

(λ計算)

λx.λy.x

(Haskell)

λx.λy.x
\x -> \y => \x
(const)

(JavaScript)

λx.λy.x
x => y => x

λx.λy.x

(太古のJavaScript)

function (x) {
return function (y) {
return x;
};
};

(PHP)

λx.λy.x
fn($x) => fn($y) => $x

単純型なしλ計算は チューリング完全で
あることが知られている

関数と適用しかないが
工夫して制御構造も データ構造も作れる

こういう積み重ねで 現代の関数型っぽい
要素が整理された

レキシカルスコープとか 不変性とかカリー化とか
型推論とか代数的データ型
とか遅延評価とかモナドとか
関数合成とか参照透過とか

で、Lispはどういう
関数型言語なの？

λ関数型言語とはλ

(私の偏見に基く認識)

• C言語
  関数定義ができれば関数型言語だよ派
• Python
  ファーストクラスの関数抽象があれば関数型言語だよ派
• Lisp
  標準ライブラリで高階関数(map/reduce)が扱えればいいよ派
• 動的／静的の壁
  代数的データ型が扱えない言語は関数型言語じゃないよ派
• 型推論の完全性がある静的型付き言語が関数型だよ派

ML系

• 関数型というのは純粋関数型のことだよ派

Haskell

• モナディックな表示的意味論を持つ言語だよ派

関数型的な主観だけで
比較してしまうと
LispとPHPは同等

Lispは関数型言語
ではない

NOT

Lisp is a functional language

pixiv Inc.
USAMI Kenta

2025-06-15 #fp_matsuri

関数型まつり 2025

λ-calculus
ラムダ計算 (1930年代-)

LISPは
ラムダ計算の 実装ではない

(すくなくとも初期は)

LISPと変数スコープ

• 初期のLISP(LISP1〜MACLISP)は変数スコープの概念が未確立
  • レキシカルスコープかダイナミックスコープかが定かではない(!)
    FUNARG問題
• 1975年に登場したSchemeではクロージャ(レキシカルスコープ)が導入
• 1984年に登場したCommon Lispはレキシカルスコープが基本だが、
  スペシャル変数として定義することでダイナミックスコープも使える

(PHP)

λx.λy.x
fn($x) => fn($y) => $x

(Scheme)

λx.λy.x
(lambda (x) (lambda (y)
x))

(Racket)

λx.λy.x
(λ (x) (λ(y) x))

Lispでも
ラムダ計算できるが
書きやすくはない

関数の純粋性を
担保する仕組みが
不足している

とはいえ
関数プログラミングの
道具は揃っている

その道具を
どう使うかによって
Lispの文化がある

LISPとLisp系言語

• 「方言」と呼ばれるが、C言語とC#とJavaとJavaScriptくらい違う
  • Scheme: 比較的シンプルな言語仕様と衛生的マクロ
  • Common Lisp: 機能豊富で処理系も多い
  • Clojure： 関数型重視でJVMで動く。Rich Hickeyの哲学
  • Emacs Lisp: GNU Emacsで動く。Emacsそのもの

機能的には
どのLispでも
他のスタイルで書ける

「初めての人のためのLISP [増補改訂版]」 より引用
竹内郁雄著, 2010年3月9日 初版第1刷発行, 翔泳社刊
(電子書籍版を底本とする)

Lispは関数型言語
ではないが
能力と文化によって
実現している

＿人人人人人人人＿ ＞　Lispは雑草　＜ ￣Y^Y^Y^Y^Y^￣

Emacs Lisp
広く普及したLispでありながら Lispらしくないと敬遠された

歴史的経緯の塊

Emacs Lispの弱点

• クロージャと真正のレキシカルスコープがなかった
  • マクロで擬似的に再現したレキシカルスコープはあった
• 末尾再帰最適化がない
• カジュアルに副作用がある
• 名前空間 (パッケージ) がない
• リーダーマクロがない
• Emacsと密結合している

Emacs Lisp

(elisp)

• Richard Stallman (RMS)のこだわりのLisp方言
  • RMSが最近も機能追加しようとしている
• 現存するメジャーな方言ではCommon Lisp寄りではあるが結構違う
  • Lisp Machine LispやGosling MLispの影響がある
  • Common Lisp風の機能はcl-libという標準ライブラリで同梱

Emacs

• Lispを内蔵したエディタというべきか、
  言語処理系にエディタ機能がついているべきか
• init.el というファイルにLispで設定を書くが、
  初期化設定とEmacsで動かす機能の開発には境目がまったくない
• Lispが動く仮想的なLispマシンそのもの
  • Evilという互換性が極めて高いVimインターフェイスが実装されている

Emacs Lispの弱点

• クロージャと真正のレキシカルスコープがなかった
  • マクロで擬似的に再現したレキシカルスコープはあった
• 末尾再帰最適化がない
• カジュアルに副作用がある
• 名前空間 (パッケージ) がない
• リーダーマクロがない
• Emacsと密結合している

• Emacsの検索には副作用があるが -p のついた述語関数で避けられる
• (declare (side-effect-free t)) で純粋関数としてマークできる

Emacs Lisp
かつては不出来な末っ子扱い 現在は必死に追い上げている

Lispは
マルチパラダイム

Lisp Machine

AIブームを牽引した専用機
(1970年代後半-)

そういう機械が
40年以上前にあった

「Multi-Paradigm Language TAO」より引用

https://www.nue.org/nue/tao/bitao/s001.html

この写真は国産LISPマシンのELIS なので本家Emacsの開発経緯とは直 接関係ないのだが内蔵されたZENと いうEmacs風独自エディタの日本語 入力メソッドKanzenが後のSKKに 繋がりIME史に影響を及ぼしている

TAO/ELISの
特徴は現代Lispには 受け継がれていない

どのLispも多かれ
少なかれ
マルチパラダイム

Lispは
関数型の枠に
留まっていない

Lispのパワーの根源は
S式・マクロ

Lisp一族の
雑草のような生命力に
ご期待ください！