LISP（リスプ、LISt Processingの略）は関数型プログラミング言語の一種で括弧を多用する独自の文法を持つ。ただし、変数への値の代入（束縛）も可能な、手続き型言語の性格をもっているものもある。

LISPは動的な型付けを行う（値には型情報を持つが変数は型を持たない）、前置記法を持った、コード自身をファーストクラス（一級市民）オブジェクトとして扱うことができる言語である。

すべてのプログラミング言語を通じてLISPは2番目に古い高級言語であり、現在でも広く使われている。最古の高級言語FORTRANと同様に、LISPの言語仕様は初期のころから大きく変化している。厳密には、LISPは一つの言語ではなく「LISP方言」と呼ばれる同種の言語（方言）の集まりである。なにも付けずに「Lisp」というときは一般的にCommon Lispのことを指し示している場合が多い。

LISPの歴史

LISPは1958年にMITにいたジョン・マッカーシーによって発明された。当初LISPはラムダ算法の計算モデルを紙の上で表現するための記法として考案されたもので、コンピューター言語を意図して設計されたわけではない。 しかし当時マッカーシーの教え子だったスティーブ・ラッセルがそれをFORTRAN上に移植し、初のLISPインタープリタが誕生した。 当初の LISP は FORTRAN上で動くリスト処理用のライブラリであり、FLPL (Fortran List Processing Language) と呼ばれていた。 そして1960年にマッカーシーの論文「再帰関数のS式表現とその計算機上での実行 第一部」がCACMで発表され、広く普及するに至る。

LISPは当初IBM 704上で実装されたが、その計算機上の2つの命令がLISPの基本操作car(Contents of Address Register)、cdr(Contents of Decrement Register)になった。 ほとんどのLISPの方言において、carとcdrはそれぞれlistの最初の要素と、最初の要素以外を返す操作である。

その表現力と柔軟性によって、LISPは人工知能のコミュニティで人気を持つようになった。しかし、その実行には大量の内部表現を必要とし、ガベージコレクションを行う必要があるという弱点も持っている。 この結果、LISPは貧弱なハードウェア上では実行が困難であった。 1970年代には、増加するユーザコミュニティと寛大な政府の資金提供によって、LISPプログラムの実行に特化したLISPマシンが開発された。 日本でも青山学院大学で開発されたALPS-1などがある。 これは、8080の特定の命令実行を横取りし、ハードウェアでデータを処理させる、という仕組みであった。

LISPは実装の容易さゆえに非常に多くの方言を生んだ。マクロを用いれば文法構造それ自体を拡張できるので、ある意味では利用者ごとに方言があるとさえいってよい。しかし大きく分けてMACLISP系とInterlisp系の二つの主流が存在し、後のLISP方言に影響を与えている。

1980年代と1990年代には、たくさんのLISP方言を一つの言語に統合しようという努力がなされた。 その結果として設計された新しい言語Common Lispは基本的にそれらの方言のスーパーセットであり、それらを置き換えることになった。 1994年にANSIはCommon Lispの標準仕様ANSI X3.226-1994 情報技術プログラミング言語Common LISPを出版した。このときまでには、全盛期に比べるとLISPの市場は小さくなっていた。

一方で1970年代中ごろには、LISPベースでプログラミングに必要な言語機能を極限まで抽象化したschemeが発生し、こちらも現在の主流の一つになっている。

LISPは現在でも広く使われている年代物の言語の一つである。

文法

LISPは「式指向」の言語である。他の多くの言語とは違って、LISPは式と文の区別をしない。すべてのコードとデータは式として書き下される。 式が評価されたとき、それは1つの値（もしくは値のリスト）を生成する。式は他の式に埋め込まれることができる。

マッカーシーの1958年の論文は、2つのタイプの文を導入している。 S式(Symbolic Expression, シンボル式、sexp）と、S式の関数を表すM式(Meta Expression, メタ式）である。 M式には利点がなかったため、今日のほとんどすべてのLISP言語はコードとデータの両方の操作にS式のみを使用する。 S式は括弧を大量に使用するが、そのことで批判も受けてきた。 「LispはLots of Irritating Superfluous Parentheses（過剰でいらいらさせる大量の括弧）の略」というジョークもある。 しかし、S式による構文はLISPの能力を生み出してもいる。 この構文は極めて正規化されているので、コンピュータによる操作が容易に行うことができる。

式への依存が、LISPに優れた柔軟性を与えている。LISPの関数は、それ自身がリストとして書かれており、データとまったく同様に扱うことができる。 LISPのプログラムは他のLISPプログラムを処理するように書くことができる。 これは、メタプログラミングと呼ばれる。 多くのLISP方言はこの機能をマクロシステムで活用しており、言語自身の機能をほとんど際限なく拡張することを可能にしている。

LISPでのリストは空白と括弧で区切られた要素で記述される。たとえば

(1 2 "foo")

は1, 2, "foo"の値を要素としてもつ1つのリストである。これらの値は暗黙の型を持つ。これらは2つの整数と1つの文字列であるが、そのように宣言されている必要はない。 空のリスト()はnilとも書ける。

式は前置記法のリストとして書かれる。 最初の要素はフォーム（関数か演算子かマクロか特殊フォームのいずれか）の名前である。 リストの残りは引数である。たとえば、関数listはその引数をリストとして返すが、式

(list 1 2 "foo")

は評価されてリスト(1 2 "foo")を返す。 もし引数のどれかが式であれば、それを含む式が評価される前にそれが再帰的に評価される。たとえば、

(list 1 2 (list 3 4))

はリスト(1 2 (3 4))に評価される。 つまり、3番目の引数はリストであり、リストはネストできるのである。

算術演算も同様に処理される。式

(+ 1 2 3 4)

は10に評価される。この式は中置記法では"1+2+3+4"と等価である。

「特殊フォーム」はLISPの制御構造を提供する。 たとえば、特殊フォームifは3つの引数をとり、 第一引数の値が真なら第二引数に、偽なら第三引数に評価される。 ここで真とはnil以外、偽とはnilのことである。 したがって式

(if nil
  (list 1 2 "foo")
  (list 3 4 "bar"))

は(3 4 "bar")に評価される。言うまでもないが、nilのところに自明でない式がくることによって有用になる。

その他の特殊形式defunは、関数を定義するために用いられる。 defunの引数は引数のリストと、関数として評価される式である。

最小のLISP

最小のLISPは、以下に示す、Cや機械語で記述された関数だけを必要とする。

• car
• cdr
• cons
• quote
• eq
• atom
• cond
• defun等、関数を定義する命令

他のすべての関数は、効率良くではないが、これらの関数に置き換えて定義できるだろう。

プログラム例

以下にいくつかのLISPのコード例を示す。 これらは産業界における典型的なコードではないが、コンピュータサイエンスのコースで通常教えられる典型的なLISPコードである。

ここまでの議論で気づいていた読者もいると思うが、LISPの構文はそれ自身が再帰的定義に自然に適合している。 それゆえ、再帰的に定義された集合を列挙するというような数学の問題をシンプルに表現できる。

以下の関数は引数の階乗に評価される。

(defun factorial (n)
  (if (<= n 1)
      1
    (* n (factorial (- n 1)))))

以下は別のやり方であり、末尾再帰になっているので末尾再帰の最適化を行う処理系であれば上記のバージョンよりも高速である。

(defun factorial (n &optional (acc 1))
  (if (<= n 1)
      acc
    (factorial (- n 1) (* acc n))))

再帰と対照的な概念である反復による計算の例として、Common Lisp の loop マクロを使った例を示す。

(defun factorial (n)
  (loop for i from 1 to n
        for fac = 1 then (* fac i)
        finally (return fac)))

以下の関数は引数にリストをとり、そのリストの要素の順番を逆にしたものに評価される（LISPは実際には同じことを行うビルトイン関数を普通持っている）。

(defun reverse (l &optional acc)
  (if (atom l)
      acc
    (reverse (cdr l) (cons (car l) acc))))

オブジェクト指向システム

以下を含む多種のオブジェクト指向あるいはモジュールがLISPの上に、あるいは併置して、あるいは組み込まれて設置されている。

• MITによるFlavors
• Flavorsの子孫であるCLOS(The Common Lisp Object System)

CLOSは多重継承と多重ディスパッチ（マルチメソッド）の機能を持ち、強力なメソッド結合のシステム(FIXME)を持つ。事実上、CLOSを含めたCommon Lispは、公式に標準化された最初のオブジェクト指向言語である。

系統と変種

• LISP（純LISP） -- MITで開発されたマッカーシーのオリジナル版。
• MACLisp -- MITのプロジェクトMACの（アップルのMacintoshとは無関係）のために開発されたLISPの直系子孫。
• ZetaLisp -- LISPマシンのために使われた、MACLISPの直系子孫。
• InterLisp -- MITで開発され、後にゼロックスのLISPマシンのための「東海岸LISP」として採用された。より小さいバージョンである「InterLISP 65」はAtariの6502ベースのコンピュータ用に発表された。
• Franz LISP -- 元はバークレイのプロジェクトである。後にFranz, Incに移行。
• Common Lisp -- 主にZetaLISPとFranzの子孫であり、InterLISPの機能も導入された。
• Gold Hill Common LISP -- パーソナルコンピュータ用のLISPの初期の実装。
• Coral LISP -- Macintosh用のLISP実装。
• Macintosh Common Lisp -- デジツールによるMacintosh用のCommonLISP環境でMacintoshのToolboxにアクセスする機能を持つ。
• Scheme -- 当初教育目的で設計された最小主義的なLISP。ダイナミックスコープではなくレキシカルスコープをLISPとして初期頃に採用した。
• AutoLISP/Visual LISP -- AutoCAD製品のカスタマイズ用の言語。
• Emacs Lisp -- Emacsエディタのスクリプト言語。
• Oak LISP -- Schemeベースのオブジェクト指向言語。
• Cambridge LISP -- 当初、IBMのメインフレーム上で実装され、メタコムコによってAmiga用として発表された。
• 知識表現システム
• Lispkit LISP -- 純粋な関数型言語としての方言であり、仮想計算機SECDマシン上に実装された。関数型言語のコンセプトの実験用テストベッドとして使用された。

関連項目

• Maxima
• AutoCAD
• 人工知能
• SICP