静的スコープとは何？わかりやすく解説 Weblio辞書

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静的スコープ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/26 23:40 UTC 版)

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静的スコープ（せいてきスコープ、英: static scope）とは、プログラミング言語におけるスコープの一種。字句のみから決定できるため、字句スコープまたはレキシカルスコープ (lexical scope) ともいう^[1]。

概要

まず、一般的なローカル変数のスコープについて考える。

ブロックなどの構造を持つプログラミング言語では、あるブロックの内側のローカル変数は、そのブロックの外側からは「見えない」というものが多い。ただし、以前のJavaScript (ECMAScript) のように、サポートされるのは関数内ローカルのみで、ブロックローカルというスコープは無いものもある^[2]。

疑似コードによる例を挙げる。

A {
    var x;
}

B {
    var x; // A内のxとは別物
    var f;

    C {
        var y; // Cの内側からしか見えない
        y = rand();
        f = function(z) { return y + z; };
    }
    x = f(42);
}

ブロックAで定義されている変数xとブロックBで定義されている変数xは同じ識別子を持つが、ブロックが異なるため実体は別である。また、ブロックBからは、さらに内側のブロックCで定義されている変数を参照することはできない。逆にブロックCからはブロックBで定義されている変数xとブロックCで定義されている変数yが参照可能である。

以上のようなスコープはローカル変数として一般的なものである。しかし、上記の疑似コード中にある f = function(z) { return y + z; }; のように、スコープ内にある手続きオブジェクト（クロージャ）によって、そのスコープ内における束縛を外部に持ち出すといったような（ことが可能な言語の）場合に、「静的スコープか否か」といったようなことが議論になる。

次の節で述べるCommon Lispでのdefvarや、Perlにおいてmyではなくlocalで宣言した変数といった動的スコープの場合は、その名前解決が、そのソースコードにおいて見えるように解決される（静的スコープ）のではなく、実行時の関数呼び出しの経路（コールスタック）から、ひとつひとつ呼出元をたどるようにして行われる（詳細は「動的スコープ」の記事を参照）。

それに対し静的スコープの場合は、手続きオブジェクトがクロージャによって実装されているなどのようにして、そのスコープにおける束縛が手続きオブジェクトに「ひっ付いて」おり、コールスタックによってではなく、手続きオブジェクトが作られた場所のスコープで名前が解決される（「コールスタック」の記事中の「ルーチンの入れ子における静的スコープサポート」という記述も参照）。

「自由変数と束縛変数」も参照

Common Lispにおける例

Common Lispは、静的スコープを一般的なルールとし、動的スコープの名前については明示が必要である。

(defvar *a*)
;; *a* を動的スコープで値なしで宣言する。
;; アスタリスクは名前の一部である。
;; defvarは、以降のそれに対する束縛が静的なものでなく、
;; 動的なものである事を保証する。

(setf *a* 5)
;; 変数 *a* を整数 5 に設定する。

(let ((*a* 3)) *a*)
; --> 3 
;; 明示的にletの中で上書きされた場合、*a*は3

*a*
; --> 5
;; letの外に出るともとに戻る

(defvar func-lex)
(setf func-lex
	  (let ((a 3))
		(lambda () a)))
;; 現在、静的スコープ内の3がlambdaの中に残っている
;; したがって、

(let ((a 5))
  (funcall func-lex))
; --> 3
;; 外からaを書き換えて呼び出しても、
;; 保存された静的な束縛 a = 3 がまだ残っており、
;; それが有効になって答えは3となる

;; 一方、*a*について考えると、
(defvar func-dyn)
(setf func-dyn
	  (let ((*a* 3))
		(lambda () *a*)))
(funcall func-dyn)
; --> 5

;; *a*は動的スコープの変数として宣言されているため、
;; lambdaの中の *a* は常に
;; その時点での最も外側の変数を指すことになる。
;; 静的スコープに束縛された *a* = 3 はlambdaの中に保存されない

脚注

[脚注の使い方]

^ lexical は「字句の」「語彙の」といった意味を持つ英語の形容詞。
^ ECMAScript 6 からは、キーワードvarで宣言した関数内ローカルな変数の他に、letで宣言した変数はブロックローカルになる。