糖衣構文

コンピュータサイエンスでは、糖衣構文とはプログラミング言語内の構文のことで、読みやすく表現しやすいように設計されているものです。糖衣構文によって、言語は人間にとって「使いやすく」なります。つまり、物事をより明確に、より簡潔に、または一部の人が好む別のスタイルで表現できるようになります。糖衣構文は通常、一般的な操作の省略形で、別のより冗長な形式でも表現できます。プログラマーは、短い形式と長い形式のどちらを使用するかを選択できますが、通常は短い形式の方が短く、入力しやすく読みやすいため、短い形式を使用します。

たとえば、多くのプログラミング言語では、配列要素の参照と更新に特別な構文が用意されています。抽象的には、配列参照は 2 つの引数 (配列と添え字ベクトル) を取る手順であり、と表現できますget_array(Array, vector(i,j))。代わりに、多くの言語ではのような構文が用意されていますArray[i,j]。同様に、配列要素の更新は 3 つの引数 (例 ) を取る手順ですset_array(Array, vector(i,j), value)が、多くの言語ではのような構文も用意されていますArray[i,j] = value。

言語内の構成要素が、言語の機能に何ら影響を与えることなく言語から削除できる場合、それは構文糖と呼ばれます。つまり、機能性と表現力は同じままです。

コンパイラや静的アナライザーなどの言語プロセッサは、処理する前に、シュガー構造をより冗長な同等の構造に展開することがよくあります。このプロセスは、「デシュガーリング」と呼ばれることもあります。

起源

構文糖という用語は、1964年にピーター・J・ランディンによって造られ、ラムダ計算の応用式に基づいて意味的に定義された単純なALGOLのようなプログラミング言語の表面的な構文を説明するために作られた。^[1]^[2] λを「where」に語彙的に置き換えることを中心にしていた。

CLU、ML、Schemeなどの後のプログラミング言語では、この用語が拡張され、言語コアの基本的な構成要素の観点から定義できる言語内の構文を指すようになりました。便利で高レベルの機能は「脱糖」され、そのサブセットに分解される可能性があります。^[3]これは、実際には、プリミティブから構築するという通常の数学的手法です。

ランディンの本質的な言語構成要素と糖衣構文の区別に基づいて、1991年にマティアス・フェライセンは、文献で「広く信じられている信念」に沿う「表現力」の体系化を提案した。彼は「より表現力がある」とは、問題の言語構成要素がなければ、プログラムを完全に再編成しなければならないことを意味すると定義した。^[4]

注目すべき例

COBOLでは、中間キーワードの多くは、オプションで省略できる構文糖です。たとえば、文MOVE A B.と文はMOVE A TO B.まったく同じ機能を実行しますが、 2 番目の文の方が実行されるアクションがより明確になります。
拡張代入または複合代入演算子: たとえば、はC言語や類似言語のa += bと同等ですが、が通常の変数である場合のような副作用はありません。 ^[5]^[6]Python ^[7]などの一部の言語では拡張代入演算子のオーバーロードが許可されているため、標準の演算子とは異なる動作をする場合があります。a = a + baa
Perlでは、unless (condition) {...} はの構文糖衣ですif (not condition) {...}。さらに、任意の文の後に条件を続けることができるため、はstatement if conditionと同等ですif (condition) {statement}が、前者の方が 1 行にフォーマットするのが自然です。
C言語では、というa[i]表記はという構文糖衣である*(a + i)。^[8]同様に、という表記は、逆参照演算子を使ってメンバーにアクセスするa->xための構文糖衣である。 (*a).x
C#usingのステートメントは、特定のオブジェクトが正しく破棄されることを保証します。コンパイラはステートメントをtry-finallyブロックに展開します。^[9]
C# 言語では、変数をとして宣言できます。これにより、明示的な型宣言を必要とせずに、var x = exprコンパイラーが式からの型を推測できるようになります。同様に、C++ ではC++11 以降、Java ではJava 11 以降で許可されます。xexprauto x = exprvar x = expr
Python のリスト内包表記[x*x for x in range(10)](正方形のリストなど) とデコレータ(など@staticmethod)。
Haskellでは、引用符で囲まれた文字列は意味的には文字のリストと同等です。オプションの言語拡張OverloadedStrings を使用すると、文字列リテラルで Text などの他のタイプの値も生成できます。
Rパッケージのtidyverseコレクションでは、で表されるパイプは、パイプの前のデータを（または関数の出力を）パイプの後の関数の最初の引数として使うことを宣言します。^[10]したがって、はと同等です。%>%x %>% f(y)f(x,y)
SQLでは、単なるはJOINと同等でありINNER JOIN、後者は結合ステートメントが外部結合操作ではなく具体的には内部結合操作であることを明確に示します。同様に、、およびからを省略できOUTERます。LEFT OUTER JOINRIGHT OUTER JOINFULL OUTER JOIN
OOP 言語の形式の拡張メソッドmyObject.myMethod(parameter1, parameter2, parameter3)は、としてグローバル関数を呼び出すための糖衣構文です。オブジェクトへの参照は、通常、としてメソッド内からアクセスできる隠し引数として渡されます。myMethod(myObject, parameter1, parameter2, parameter3)this
参照によって呼び出されるパラメータは、関数内のコード内でのポインタの逆参照が頻繁に発生するのを避けるために、技術的にはポインタをパラメータとして渡しながらも、構文的にはそれを変数自体として処理する構文上の糖衣です。
Javaでは、import宣言により、コンパイラーは完全修飾名で指定されていないクラスを見つけることができます。たとえば、import javax.swing.*;プログラマーは、より短い名前を使用してSwingオブジェクトを参照できます。javax.swing.JButtonJButton
JavaScriptのES6バージョンでは、矢印関数には短縮形があり、これは長い形式と同等です。(x) => x + 1(x) => { return x + 1; }
Scalaでは、3つの疑問符（ ??? ）はと同等です throw new NotImplementedError 。これは、まだ書かれていないコードの場所をマークするのに役立ちます。^[11]

批判

プログラマーの中には、これらの構文の使いやすさの機能は重要ではないか、まったく取るに足らないものだと考える人もいる。特に、特殊な構文形式は言語の統一性に欠け、仕様が複雑になり、プログラムが大規模で複雑になると問題を引き起こす可能性がある。この見解は、Lispコミュニティで特に広まっている。Lisp の構文は非常に単純で規則的であり、表面的な構文は簡単に変更できるからである。^[12] たとえば、アラン・パーリスはかつて「プログラミングの警句」の中で、括弧で区切られた言語について「構文糖はセミコロンの癌を引き起こす」と皮肉ったことがある。^[13]

微分項

構文上の塩

この比喩は、悪いコードを書きにくくするための機能を示す「構文ソルト」という用語の造語によって拡張されました。 ^[14]具体的には、構文ソルトは、プログラムの動作を表現するためではなく、何が起こっているかを知っていることを証明するためだけにプログラマーが飛び越えなければならないハードルです。

C#では、継承したクラスのメンバーを非表示にする場合、newキーワードを使用して非表示が意図的であると指定しない限り、コンパイラの警告が発行されます。^[15] switch文の構文が C や C++ と似ているために発生する可能性のあるバグを回避するために、C# では、暗黙的なフォールスルーが許可されない場合でも、breakの空でないcaseラベルごとにが必要ですswitch( goto、return、またはが使用されない限り) 。^[16] ( を使用し、後続のラベルを指定すると、C/C++ のようなフォールスルーが生成されます。 ) throwgoto

構文ソルトは、コードを読みにくくして品質を低下させることで目的を果たさない可能性があります。極端な場合には、コードの重要な部分が、言語要件を満たすために導入されたオーバーヘッドよりも短くなる場合があります。

構文ソルトの代替として、コードが間違いの結果である可能性が高い場合にコンパイラ警告を生成する方法があります。これは、最新の C/C++ コンパイラでは一般的な方法です。

構文サッカリン

その他の拡張には構文サッカリンや構文シロップがあり、プログラミングを容易にしない無駄な構文を意味します。^[17]^[18]^[19]^[20]

砂糖漬けタイプ

コア構文サポートを備えたデータ型は「シュガー型」と呼ばれます。^[21]^[22]^[23]一般的な例としては、引用符で区切られた文字列、オブジェクト型とレコード型の中括弧、配列の角括弧などがあります。

注記

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参考文献

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[1] Landin, Peter J. (1964). 「式の機械的評価」(PDF) . The Computer Journal . 6 (4). Computer Journal : 308–320. doi : 10.1093/comjnl/6.4.308 . 2014年7月21日閲覧。

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[3] Barbara Liskov、「CLU の歴史」、MIT コンピュータサイエンス研究所技術レポート 561 (1993)

[4] Felleisen, Matthias (1991年12月). 「プログラミング言語の表現力について」.コンピュータプログラミングの科学. 17 (1–3). Springer-Verlag: 35–75. doi : 10.1016/0167-6423(91)90036-W . 2014年7月19日閲覧。

[5] 「C 複合代入」。msdn.microsoft.com。Microsoft。2016年6 月 20 日取得。ただし、複合代入式は拡張バージョンと同等ではありません。複合代入式では式 1 が 1 回しか評価されないのに対し、拡張バージョンでは式 1 が加算演算と代入演算で 2 回評価されるからです。

[6] Garavaglia, Emilio (2015 年 7 月 26 日)。「なぜ x += y のようなショートカットがよい方法とみなされるのか?」。stackexchange.com。2016年6 月 20 日閲覧。「x を見つける」ことに副作用がなければ、最適化は実行できる。

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[9] 「using ステートメント (C# リファレンス)」。 2014 年9 月 16 日閲覧。

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[14] 「The Jargon File - syntactic salt」 2003-06-12. 2003-06-12時点のオリジナルよりアーカイブ。2018-03-19に閲覧。

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[19] ディーン、トーマス (2004)。『コンピュータと話す: コンピューティングの科学と技術の探究』ケンブリッジ大学出版局。115 ページ。ISBN 9780521542043。

[20] ウィリアム・ハリソン、ティム・シアード (2002 年 7 月 8 ～ 10 日)。「プログラム構築の数学」(PDF)。プログラム構築の数学: 第 6 回国際会議、MPC 2002、ドイツ、ダグストゥール城、2002 年 7 月 8 ～ 10 日。議事録。プログラム構築の数学に関する国際会議。コンピュータサイエンスの講義ノート。第 2386 巻。ドイツ、ダグストゥール城: Springer Berlin Heidelberg。p. 93。doi : 10.1007 /3-540-45442- X_6。ISBN 978-3-540-43857-1. S2CID 10059915. 2017年3月31日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。

[21] Chugh, Ravi (2013). JavaScript のネストされたリファインメント型(PhD). カリフォルニア大学サンディエゴ校。

[22] 「C言語LLVMドキュメント」clang.llvm.org . 2020年6月30日閲覧。

[23] 「Swift における型の秘密の生活」。medium.com/ @slavapestov。2016年 7 月 14 日。2020年6 月 30 日閲覧。