予約語

コンピュータ言語において、予約語（予約識別子とも呼ばれる）は、変数名、関数名、ラベル名などの識別子として使用できない単語であり、 「使用が予約されている」単語です。これは構文上の定義であり、予約語にはユーザー定義の意味がない場合があります。

密接に関連し、しばしば混同される概念にキーワードがあります。これは、特定のコンテキストで特別な意味を持つ単語です。これは意味論的な定義です。対照的に、標準ライブラリにあるが言語に組み込まれていない名前は、予約語やキーワードとは見なされません。「予約語」と「キーワード」という用語は、多くの場合、互換的に使用されます。予約語は「キーワードとして使用するために予約されている」と言うことができます。正式な使用法は言語によって異なります。この記事では、上記のように区別します。

一般に予約語とキーワードは一致する必要はありませんが、最近の言語のほとんどではキーワードは予約語のサブセットになっています。これにより、キーワードを識別子と混同することができないため、解析が容易になります。CやPythonなどの一部の言語では予約語とキーワードが一致しますが、Javaなどの他の言語では、すべてのキーワードが予約語ですが、一部の予約語はキーワードではなく、将来の使用のために予約されています。ALGOL、FORTRAN、ooRexx、PL/I、REXXなどの他の言語では、キーワードはありますが予約語はなく、キーワードは他の方法で識別子と区別されます。

言語内の予約語とキーワードのセットは、多くの場合、一致しているかほぼ同等であり、区別が微妙であるため、これらの用語は互換的に使用されることがよくあります。ただし、慎重に使用すれば、区別できます。

キーワードを予約語にすると、文字列が文脈に依存せずにキーワードまたは識別子のいずれかに明確になり、字句解析gotoが容易になります。したがって、キーワードは通常、予約語のサブセットです。ただし、予約語がキーワードである必要はありません。たとえば、Java では、は予約語ですが、意味がなく、文法の生成規則にも表示されません。これは通常、前方互換性のために行われるため、予約語は、既存のプログラムを壊すことなく、将来のバージョンでキーワードになる可能性があります。

逆に、キーワードは、文脈から役割が理解されるので予約語である必要はなく、ストロッピングなどの別の方法で区別することもできます。たとえば、 句はif = 1ほとんどの文法で明確です。これは、 if 節の制御文は で始めることができないためであり、 FORTRAN=などの一部の言語では で始まることが許可されているからです。一方、ALGOL 68では、厳密な言語では、キーワードは ストロッピング (区別するために何らかの方法でマークする) する必要があり、太字でリストする必要があるため予約語ではありません。したがって、厳密な言語では、太字のキーワードif は通常の識別子 と競合しないため、次の式は有効です。 if

0ならば1ならば​​​

ただし、ALGOL 68 には、キーワードが予約語であるストロッピング方式もあり、これは、これらの異なる概念が頻繁に一致する例です。これは、多くの現代の言語で採用されています。

予約語は、通常の単語に「似ている」が、通常の単語として使用できない単語です。正式には、これは識別子の通常の語彙構文(単語の構文) を満たしている (たとえば、文字のシーケンスである) が、識別子が使用される場所では使用できないことを意味します。たとえば、単語はif一般に予約語ですが、x一般的には予約語ではありません。したがって、x = 1有効な割り当てですが、そうではif = 1ありません。

キーワードの用途は多岐にわたりますが、主にいくつかのクラスに分類されます。 キーワードは、句文法 (具体的には、非終端記号を使用した生成規則) の一部で、さまざまな意味を持ち、多くの場合、制御フローに使用されます。たとえば、ほとんどの手続き型言語では、条件節と takes 節 (非終端記号 )を示す単語 などです。また、型システム をサポートする言語のプリミティブ型の名前( など)、ブール値の trueなどのプリミティブリテラル値、または などの特殊コマンドにも使用されます。句におけるキーワードのその他の用途は、 などの入力/出力です。 ifinttrueexitprint

言語が字句解析器とパーサーの組み合わせで解析され、言語の構文が単語の字句文法と句の生成規則の文脈自由文法によって生成される場合、明確な定義が生まれます。これは現代の言語の解析では一般的であり、この場合、キーワードは予約語のサブセットです。キーワードは、句レベル (キーワードとして) で異なる構文解析を行うために、単語レベルの識別子 (したがって予約語) と区別する必要があるためです。

この場合、予約語は語彙文法の一部として定義され、それぞれ識別子とは異なる別の型としてトークン化されます。従来の表記法では、たとえば予約語ifと はそれぞれ型ととしてトークン化されますが、 とは両方とも型 としてトークン化されます。 thenIFTHENxyIdentifier

対照的に、キーワードは、句文法に終端記号として構文的に現れます。たとえば、条件式の生成規則は となりますIF Expression THEN Expression。この場合IF、 と は終端記号であり、「それぞれまたはTHEN型のトークン」を意味します。また、語彙文法により、これは元のソース内の文字列または を意味します。プリミティブ定数値の例として、はブール値「true」を表すキーワードである可能性があります。この場合、これは、たとえば 生成規則 の可能な展開として文法に現れるはずです。IFTHENifthentrueBinaryExpression

一部の言語では、特定の単語リストを予約するだけでなく、将来の言語バージョン、さまざまな方言、コンパイラベンダー固有の拡張機能、または名前のマングリングなどでコンパイラによる内部使用のためのプライベートスペースとして使用するために、単語の範囲全体を予約します。

これは、多くの場合 1 つ以上のアンダースコアであるプレフィックスを使用して行われます。C とC++ は、この点で有名です。C99 は、2 つのアンダースコアまたは 1 つのアンダースコアの後に大文字が続く識別子を予約しており、さらに、ファイル スコープで使用するために 1 つのアンダースコアで始まる識別子 (通常スペースとタグ スペース内) を予約しています。^[1] C++03 では、さらに、どこにでも 2 つのアンダースコアを含む識別子を予約しています^[2]。これにより、たとえば、2 つのアンダースコアを区切り文字として使用できるようになります (ユーザー識別子を接続するため)。

Pythonの内部識別子で二重アンダースコアが頻繁に使用されることから、dunderという略語が生まれました。これは、Mark Jackson ^[3]とTim Hochberg ^[4]によって、それぞれ数分以内に造語されました。両者とも2002年の同じ質問に対する回答でした。^{[5] [6]}

言語の予約語とキーワードのリストは、言語が開発されるときに定義され、両方とも言語の正式な仕様の一部を形成します。一般に、有効な識別子名が制限されないように、予約語の数は最小限に抑えることが望まれます。さらに、新しい予約語を導入すると、その単語を使用している既存のプログラムが機能しなくなる (下位互換性がない) ため、これは避けられます。これを防ぎ、上位互換性を確保するために、現在使用されていない単語 (キーワードではない予約語) が予約されることがあります。これにより、既存のプログラムを壊すことなく、将来その単語を使用できます。あるいは、新しい言語機能を定義済みとして実装してオーバーライドできるようにすることで、既存のプログラムを壊さないようにすることもできます。

柔軟性の理由としては、コンパイラ ベンダーが非標準機能を追加して仕様を拡張したり、言語のさまざまな標準方言を追加して仕様を拡張したり、言語の将来のバージョンで追加機能を追加したりできることなどが挙げられます。たとえば、手続き型言語では、将来のバージョンまたは何らかの方言でオブジェクト指向機能が追加されると予想され、その時点でclassや などのキーワードが追加されるobject可能性があります。この可能性に対応するために、現在の仕様では、現在使用されていない場合でも、これらの単語を予約語にすることがあります。

注目すべき例はJavaで、constと はgoto予約語です。これらはJavaでは意味を持ちませんが、識別子としても使用できません。用語を予約することにより、必要に応じて、古いJavaソースコードを壊すことなく、将来のバージョンのJavaで実装できます。たとえば、1999年に言語にC++のような機能を追加する提案がありましたがconst、これは という単語を使用することで可能でしたconst。これは予約語でしたが、現在は使用されていませんでした。しかし、この提案は却下されました。特に、この機能を追加しても既存のプログラムに支障はありませんが、標準ライブラリ（特にコレクション）で使用すると互換性が失われるためです。 [ ^7] JavaScriptにも、特別な機能を持たない予約語が多数含まれています。正確なリストはバージョンとモードによって異なります。^[8]

言語によって、新しい予約語やキーワードを導入する頻度や、その命名方法が大きく異なります。一部の言語は非常に保守的で、既存のプログラムを壊さないように新しいキーワードをめったに導入しないか、まったく導入しません。一方、他の言語では新しいキーワードをより自由に導入し、既存のプログラムで競合する既存の識別子を変更することが必要になります。ケーススタディとして、 2011年のC11とC++11の新しいキーワードを比較します。CとC++では、アンダースコアで始まり大文字が続く識別子は予約済みであることを思い出してください。^[9]

C委員会は、ユーザー名前空間に新しいキーワードを作成しないことを好みます。これは、Cの各リビジョンが古いCプログラムを壊さないことが一般的に期待されるためです。これに対して、C++委員会（WG21）は、新しいキーワードを古いキーワードと同じくらい普通に見えるようにすることを好みます。たとえば、C++11は、thread_local1つのスレッドにローカルな静的ストレージを指定するための新しいキーワードを定義します。C11は、新しいキーワードを次のように定義します。_Thread_local.新しいC11ヘッダー<threads.h>には、普通に見える名前を提供するマクロ定義があります。^[10]

#define thread_local _Thread_local

_Thread_localつまり、C11では、既存の予約語セット (特定のプレフィックスを持つもの) 内にキーワードを導入し、別の機能 (マクロ処理) を使用して、プレフィックスなしの新しいキーワードのように使用できるようにしました。一方、C++11 ではthread_local、既存の予約語ではないにもかかわらずキーワードを導入したため、これを使用しているプログラムは動作しなくなりましたが、マクロ処理は必要ありませんでした。

予約語に関連する概念として、定義済みの関数、メソッド、サブルーチン、型、または変数、特に標準ライブラリのライブラリ ルーチンがあります。これらは、基本言語の一部であり、同様の目的に使用できるという点で似ています。ただし、これらのエンティティの名前は通常、予約語ではなく識別子として分類され、構文解析で特別に扱われないという点で異なります。さらに、予約語はプログラマーによって再定義できませんが、定義済みは、あるスコープの範囲内でオーバーライドできることがよくあります。

言語によって、何がキーワードとして提供され、何が定義済みであるかは異なります。たとえば、一部の言語では入出力操作のキーワードを提供しますが、他の言語ではこれらはライブラリルーチンです。Python （バージョン3.0より前）と多くのBASIC方言では、printはキーワードです。対照的に、C、Lisp、Python 3.0の同等のprintf、、formatおよびはprint標準ライブラリの関数です。同様に、Python 3.0より前では、、、NoneおよびTrueはFalse定義済み変数でしたが予約語ではありませんでしたが、Python 3.0では予約語になりました。^[11]

「キーワード」と「予約語」という用語を同じ意味で使用する人もいますが、使用法を区別する人もいます。たとえば、「キーワード」は特定のコンテキストでのみ特別な単語を意味し、「予約語」はユーザー定義名として使用できない特別な単語を意味するなどです。キーワードの意味、およびキーワードの概念の意味は、言語によって大きく異なります。具体的には、ALGOL 68 では、キーワードはストロップされており (厳密な言語では太字で表記)、予約語ではありません。ストロップされていない単語は通常の識別子として使用できます。

「Java言語仕様」では「キーワード」という用語が使用されています。^[12] C言語のISO 9899標準では「キーワード」という用語が使用されています。^[13]

CやC++などの類似の環境など、多くの言語では、キーワードは構文形式を識別する予約語です。、、などの制御フロー構造で使用される単語はキーワードです。これらの言語では、キーワードを変数名や関数名として使用することはできません。 ifthenelse

ALGOLやALGOL 68などの一部の言語では、キーワードを逐語的に記述することはできず、ストロップする必要があります。つまり、キーワードは何らかの方法でマークする必要があります。たとえば、引用符で囲むか、特殊文字を前に付けるなどです。結果として、キーワードは予約語ではないため、同じ単語を通常の識別子として使用できます。ただし、1 つのストロップ方式では、キーワードをストロップせず、単に予約語にしていました。

PostScriptなどの一部の言語では、このアプローチが非常に自由であり、コアキーワードを特定の目的に合わせて再定義できます。

Common Lispでは、「キーワード」（または「キーワード シンボル」）という用語は、特殊な種類のシンボルまたは識別子に使用されます。通常変数や関数を表す他のシンボルとは異なり、キーワードは自己引用符付きで自己評価型^[14]であり、パッケージにインターン化されてKEYWORDいます。^[15]キーワードは通常、関数の名前付き引数にラベルを付けたり、シンボル値を表すために使用されます。 COMMON-LISP という名前のパッケージで関数、変数、特殊フォーム、マクロに名前を付けるシンボルは、基本的に予約語です。それらを再定義した場合の効果は、ANSI Common Lisp では未定義です。^[16]それらをバインドすることは可能です。たとえば、がローカル変数である(if if case or)場合、式は可能です。左端は演算子を参照し、残りのシンボルは変数名として解釈されます。関数と変数には別の名前空間があるため、はローカル変数である可能性があります。 ただし、Common Lisp では、キーワード パッケージにない 2 つの特別なシンボルがあります。と です。式として評価されると、それらは自分自身に評価されます。これらは関数名や変数名として使用できないため、事実上予約されています。は適切な形式の式ですが、演算子によって使用が許可されません。 ififififtnil(let ((t 42)))let

通常、プログラマーが変数名や関数名にキーワードを使用しようとすると、コンパイル エラーが発生します。最近のほとんどのエディターでは、キーワードは自動的に特定のテキスト色に設定され、プログラマーにキーワードであることを思い出させたり通知したりします。

マクロや遅延評価を備えた言語では、 などの制御フロー構造はifマクロまたは関数として実装できます。これらの表現機能を持たない言語では、これらは通常キーワードです。

言語によって予約語の数は大きく異なります。たとえば、COBOL には約 400 個の予約語があります。Java やその他のC派生言語には、約 50 個の予約語しかありません。純粋なPrologと PL/I には予約語はありません。

言語の予約語の定義は問題を引き起こします。識別子として使用できない予約語のリストが長いため、新しいユーザーにとって言語の習得が困難になる場合があります。新しい機能のために予約語を追加すると既存のプログラムが無効になる可能性があるため、言語の拡張が困難になる場合があります。また、逆に、既存の予約語に新しい意味を「オーバーロード」すると混乱が生じる可能性があります。プログラムの移植は、あるシステムまたはコンパイラで予約されていない単語が別のシステムまたはコンパイラで予約されている可能性があるため、問題になる場合があります。

予約語は識別子として使用できないため、ユーザーは予約語のスペルミスを意図的に識別子として使用することがあります。たとえば、clazzJavaの 型の変数などですClass。^[17]

Microsoft の.NET 共通言語インフラストラクチャ(CLI) 仕様では、40 種類以上のプログラミング言語で記述されたコードを最終製品に組み合わせることができます。このため、ある言語で実装されたコードが別の言語で記述されたコードを実行しようとすると、識別子/予約語の衝突が発生する可能性があります。たとえば、Visual Basic (.NET)ライブラリには、次のような クラス定義が含まれている場合があります。

' Visual Basic.NET での This のクラス定義:

Public Class this ' このクラスは何かを行います... End Class  
        
 

これをツールボックスの一部としてコンパイルして配布すると、C#プログラマーが " " 型の変数を定義しようとすると、 は C# の予約語であるためthis、問題が発生します'this'。したがって、次のコードは C# ではコンパイルされません。

// このクラスを C# で使用する:

this x = new this (); // コンパイルされません!      

メンバーにアクセスしたり、仮想メソッドをオーバーライドしたり、名前空間を識別したりする ときにも同様の問題が発生します。

これは、 stroppingによって解決されます。この問題を回避するために、仕様では、識別子の前にアットマーク(C# の場合) を配置することが許可されています。これにより、コンパイラによって予約語ではなく識別子として扱われるようになります。

// このクラスを C# で使用する:

@this x = new @this (); // コンパイルされます!      

一貫性を保つために、ローカル変数、パラメータ名、プライベート メンバーなどの非パブリック設定でもこの使用が許可されます。

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