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Rの環境とスコープ

  1. 1. Rの環境とスコープ Itoshi NIKAIDO <dritoshi@gmail.com>
  2. 2. Rはすべてがオブジェクト vector, matrix, 関数... ひとつのクラスに属する
  3. 3. オブジェクトを上書きされたくない 関数を呼び出す パッケージを読み込む
  4. 4. どのような オブジェクトが利用可能か?
  5. 5. Lexical scoping 複数の環境からオブジェクトを探す・環境を作成 する規則
  6. 6. environment 環境
  7. 7. environment = frame + enclosure
  8. 8. environment = frame + enclosure symbol value x 1
  9. 9. environment = frame + enclosure 環境へのpointer どの環境と結びついているのか?
  10. 10. 環境の構造 線形のツリー emptyenv() baseenv() ... ... globalenv() .GlobalEnv いわゆるワークスペース コンソールやスクリプトからの入力さ れたオブジェクトが格納される ※ 関数やパッケージは別
  11. 11. Search Path オブジェクトを検索する順序 emptyenv() R_EmptyEnv search path: オブジェクト baseenv() base を検索する環境の順序 ... search() ... globalenv() R_GlobalEnv
  12. 12. Package やデータがロードされると... library() と attach() emptyenv() R_EmpltyEnv baseenv() base ロードされたオブジェクトはbase ... と.GlobalEnvの間に置かれる library() ... attach() globalenv() R_GlobalEnv
  13. 13. 関数を定義すると... クロージャ環境が作られ、呼び出されるたびに評価環境が生成される emptyenv() R_EmpltyEnv 関数を定義する その環境を含む環境が作られる baseenv() base = closure 環境 ... 関数を呼び出す クロージャー環境を元に環境 ... (評価環境)が作られて、 1番目に置かれる globalenv() R_GlobalEnv 関数が環境とセットになっているので、関数は自分の場所を知っている。 R はこれを利用してオブジェクトを探す。 このようなスコープ規則のことを Lexical scope と呼ぶ このような関数のことをクロージャ関数と呼ぶ
  14. 14. 関数の引数はいつ評価されるのか call-by-value と lazy evaluation emptyenv() R_EmpltyEnv 関数を定義する その環境を含む環境が作られる baseenv() base = closure 環境 ... 関数を呼び出す クロージャー環境を元に環境 ... (評価環境)が作られて、 1番目に置かれる globalenv() R_GlobalEnv 1. 関数が呼び出されると、評価環境の引数マッチング規則で 仮引数と実引数が照合される 2. 関数が評価される 3. 引数が必要になったら、引数で与えられた値に初期化される (遅延評価) このとき値のポインタではなく、値そのものに置き変わる (値渡し) (遅延評価は予約オブジェクトで達成しているが説明を割愛)
  15. 15. サーチパスを制御したい サーチパスの例外的な処理である名前空間を利用する emptyenv() R_EmpltyEnv - 同名のオブジェクトを区別する - オブジェクトのカプセル化 をするための例外 = namespace baseenv() base 0. オブジェクトを提供するパッケージ ... の名前空間 1. インポートされオブジェクト 3. search path 2. base パッケージの名前空間 globalenv() R_GlobalEnv
  16. 16. Rで環境を操作する 環境の情報を得る emptyenv() R_EmpltyEnv 検索する parent.env() environment(ls) baseenv() base 存在の確認 exists(“+”, env = baseenv()) ... search() 環境を作る e1 searchpaths() e1 <- new.env() topenv() globalenv() R_GlobalEnv
  17. 17. Rで環境を操作する 環境に対する変数の操作 emptyenv() R_EmpltyEnv baseenv() base # 変数を割り当てる > assign("a", 1:10, envir = baseenv()) # 検索する > exists("a", envir = globalenv(), inherits = FALSE) [1] FALSE > exists("a", envir = baseenv(), inherits = FALSE) [1] TRUE # 変数を検索して、値を取り出す > mget("a", envir = baseenv()) $a [1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > get("a", envir = baseenv()) [1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
  18. 18. Rで名前空間を操作する 名前空間の情報を得る・パッケージ内の変数にアクセスする # 名前空間の情報 # 変数にアクセスする loadedNamespaces() # Package::name # export() されている関数 # 名前空間の操作 base::log loadNamespace(ns) unloadNamespace(ns) # Package:::name attachNamespace(ns) # export() されていない関数 library(“Package”) # 名前空間の作成 Package:::name asNamespace(“name”) # エクスポート # 関数を適用 namespaceExport(ns) eapply(env, FUN)
  19. 19. Rでは環境はどのように表現されているか 実は単なる list R> e <- new.env() R> e <environment: 0x103186150> R> e$a <- 1 R> e$b <- "hoge" R> e$b # 環境を list にする R> as.list(e) $a [1] 1 $b [1] "hoge"
  20. 20. 環境は参照渡し Rは基本的に値渡しであるが環境は例外 R> e <- new.env() R> e2 <- e R> e <environment: 0x103186150> R> e2 <environment: 0x103186150> # 同じポインタをさしている R> e$a NULL # e2 に a をつくる R> e2$a <- 1 R> e2$a 1 # 参照渡しなのでe にも a ができている R> e$a [1] 1
  21. 21. まとめ オブジェクトを上書きしたくなかった • Rは Lexical scope rule で使えるオブジェクトを知ることができる • Rは環境によって Lexical scope を達成していた • ユーザが環境を作ることでスコープルールに基いたオブジェクトを生 成・管理できる • Namespaceでスコープルールの例外を作り、ユーザがそのスコープ範囲 を決めることができる。Rでは後付けの実装なので今でも仕様が若干変 化中
  22. 22. 参考資料 論文、オンラインドキュメント、書籍 • Lexical Scope and Statistical Computing • The R Language Definition • Rプログラミングマニュアル • Rの基礎とプログラミング技法

Editor's Notes

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