1. パッケージとは
1-1. パッケージの役割
パッケージ（package） はシンボルの名前空間を管理する仕組み。異なるパッケージに同じ名前のシンボルを持てるため、名前の衝突を防げる。
1-2. 標準パッケージ
| パッケージ | 別名 | 説明 |
|---|---|---|
COMMON-LISP |
CL |
標準の関数・マクロ |
COMMON-LISP-USER |
CL-USER |
ユーザー作業用 |
KEYWORD |
なし | キーワードシンボル |
;; 現在のパッケージを確認
*package*
;; → #<PACKAGE "COMMON-LISP-USER">
;; パッケージ名を取得
(package-name *package*)
;; → "COMMON-LISP-USER"
1-3. シンボルとパッケージの関係
;; シンボルはパッケージに所属する
(symbol-package 'print)
;; → #<PACKAGE "COMMON-LISP">
;; パッケージ修飾でシンボルを指定
cl:car ; COMMON-LISP パッケージの car
cl-user:my-var ; CL-USER パッケージの my-var
:keyword ; KEYWORD パッケージ（キーワード）
2. パッケージの作成
2-1. defpackage
defpackage でパッケージを定義する。
;; 基本的なパッケージ定義
(defpackage :my-utils ; パッケージ名
(:use :cl) ; CL パッケージを使用
(:export :add ; 外部に公開するシンボル
:subtract
:multiply))
;; パッケージに切り替え
(in-package :my-utils)
;; 関数を定義
(defun add (a b)
"2つの数を加算する"
(+ a b))
(defun subtract (a b)
"2つの数を減算する"
(- a b))
(defun multiply (a b)
"2つの数を乗算する"
(* a b))
2-2. defpackage のオプション
| オプション | 説明 |
|---|---|
:use |
他のパッケージのシンボルを取り込む |
:export |
外部に公開するシンボル |
:import-from |
特定のシンボルだけ取り込む |
:shadow |
同名シンボルを隠す |
:nicknames |
パッケージの別名 |
:documentation |
ドキュメント |
(defpackage :my-app
(:nicknames :app) ; 別名
(:use :cl) ; CL を使用
(:import-from :my-utils ; my-utils から特定のシンボルを取り込む
:add
:multiply)
(:export :main ; 公開するシンボル
:run)
(:documentation "My application package"))
2-3. in-package
in-package で現在のパッケージを切り替える。
;; CL-USER から my-app に切り替え
(in-package :my-app)
;; 確認
*package*
;; → #<PACKAGE "MY-APP">
;; CL-USER に戻る
(in-package :cl-user)
3. シンボルのアクセス
3-1. 外部シンボルと内部シンボル
: は export された公開シンボルのみ、:: はすべてのシンボルにアクセス可能。 :: は非公開の内部実装にもアクセスできるが、変更される可能性があるため非推奨。
| 種類 | 記法 | 説明 |
|---|---|---|
| 外部シンボル | pkg:symbol |
export されたシンボル |
| 内部シンボル | pkg::symbol |
export されていないシンボル |
(defpackage :my-lib
(:use :cl)
(:export :public-fn)) ; public-fn だけ公開
(in-package :my-lib)
(defun public-fn () ; 公開される
"Public function"
(private-fn))
(defun private-fn () ; 公開されない
"Private function"
:secret)
;; 別のパッケージから
(in-package :cl-user)
(my-lib:public-fn) ; OK（外部シンボル）
;; → :SECRET
(my-lib::private-fn) ; OK（内部シンボル、非推奨）
;; → :SECRET
;; (my-lib:private-fn) ; エラー（外部シンボルではない）
3-2. use-package
use-package で他のパッケージのシンボルを取り込む。
;; my-utils のシンボルを現在のパッケージで使えるようにする
(use-package :my-utils)
;; パッケージ修飾なしで使える
(add 1 2) ; my-utils:add
;; → 3
3-3. import と shadowing-import
;; 特定のシンボルだけ取り込む
(import 'my-utils:add)
;; 衝突する場合は shadowing-import
(shadowing-import 'my-utils:add) ; 既存のシンボルを上書き
4. パッケージの設計パターン
1つのプロジェクトを複数のパッケージに分割する。
-
package.lispにすべてのパッケージ定義をまとめ、最初に読み込む。 - 機能ごとに
my-project.utils、my-project.coreのように階層的に名前をつける。 - 依存関係は
:useや:import-fromで明示し、公開する関数だけを:exportする。 -
.asdファイルで読み込み順を管理し、ASDF/Quicklisp で一括ロードできるようにする。
4-1. 典型的なファイル構成
my-project/
├── package.lisp ; パッケージ定義
├── utils.lisp ; ユーティリティ
├── core.lisp ; コア機能
└── main.lisp ; メイン処理
4-2. package.lisp の例
;;;; package.lisp
;; ユーティリティパッケージ
(defpackage :my-project.utils
(:use :cl)
(:export :read-file
:write-file
:split-string))
;; コアパッケージ
(defpackage :my-project.core
(:use :cl :my-project.utils) ; utils を使用
(:export :process-data
:analyze))
;; メインパッケージ
(defpackage :my-project
(:use :cl :my-project.core)
(:export :main
:run))
4-3. 実装ファイルの例
;;;; utils.lisp
(in-package :my-project.utils)
(defun read-file (path)
"ファイルを読み込んで文字列を返す"
(with-open-file (stream path)
(let ((contents (make-string (file-length stream))))
(read-sequence contents stream)
contents)))
(defun write-file (path content)
"文字列をファイルに書き込む"
(with-open-file (stream path
:direction :output
:if-exists :supersede)
(write-string content stream)))
;;;; core.lisp
(in-package :my-project.core)
(defun process-data (data)
"データを処理する"
(mapcar #'string-upcase data))
;;;; main.lisp
(in-package :my-project)
(defun main ()
"メイン関数"
(format t "Starting my-project...~%")
(run))
(defun run ()
"アプリケーションを実行"
(process-data '("hello" "world")))
5. ASDF によるシステム定義
5-1. ASDF によるシステム定義
ASDF とは
Another System Definition Facility の略。複数ファイルで構成される Common Lisp プロジェクトをビルド・管理するツール。ファイルの依存関係を解決し、正しい順序でロードする。（入力してみるとわかる、マジかよと思うネーミング）
.asd ファイルの基本構造
;;;; my-project.asd
(defsystem "my-project"
:version "1.0.0" ; バージョン
:author "Your Name" ; 作者
:license "MIT" ; ライセンス
:description "Project description" ; 説明
:depends-on ("alexandria" ; 依存ライブラリ
"cl-ppcre")
:components ((:file "package") ; 構成ファイル
(:file "utils")
(:file "main")))
defsystem のオプション一覧
| オプション | 説明 |
|---|---|
:version |
バージョン番号 |
:author |
作者名 |
:license |
ライセンス |
:description |
説明文 |
:depends-on |
依存するシステム |
:components |
構成ファイル/モジュール |
:serial t |
ファイルを順番に読み込む |
:pathname |
ソースのパス |
:homepage |
プロジェクトURL |
:components の書き方
ファイル指定
:components ((:file "package") ; package.lisp
(:file "utils") ; utils.lisp
(:file "main")) ; main.lisp
拡張子 .lisp は省略する。
依存関係を明示
:components ((:file "package")
(:file "utils" :depends-on ("package")) ; package に依存
(:file "core" :depends-on ("package" "utils")) ; 複数に依存
(:file "main" :depends-on ("core"))) ; core に依存
依存関係が複雑な場合に使う。どのファイルがどのファイルを必要とするか明確になる
:serial t で順番を保証
:serial t ; この行を追加するだけ
:components ((:file "package") ; 1番目：他に依存しない
(:file "utils") ; 2番目：package を使える
(:file "core") ; 3番目：package, utils を使える
(:file "main")) ; 4番目：すべてを使える
上から順に読み込む。:depends-on を書く手間が省ける。小規模プロジェクトで推奨。
モジュール（ディレクトリ）構成
my-project/
├── my-project.asd
├── src/
│ ├── package.lisp
│ ├── utils.lisp
│ └── core.lisp
└── tests/
└── main-test.lisp
(defsystem "my-project"
:components
((:module "src" ; src/ ディレクトリを指定
:serial t ; モジュール内でも使える
:components
((:file "package") ; src/package.lisp
(:file "utils") ; src/utils.lisp
(:file "core"))) ; src/core.lisp
(:module "tests" ; tests/ ディレクトリ
:components
((:file "main-test"))))) ; tests/main-test.lisp
ディレクトリでファイルを整理する場合に使う。大規模プロジェクトで推奨。
依存ライブラリ
:depends-on ("alexandria" ; Quicklisp からロード
"cl-ppcre"
"dexador")
システムをロードすると、依存ライブラリも自動的にロードされる。
システムのロード方法
;; ASDF でロード
(asdf:load-system "my-project")
;; require でもOK（SBCL）
(require "my-project")
;; Quicklisp 経由（推奨）
(ql:quickload "my-project")
テスト用システムの定義
テストは別システムとして定義。本番コードにテストが混ざらない。
;;;; my-project.asd
(defsystem "my-project"
:serial t
:depends-on ("alexandria")
:components ((:file "package")
(:file "main")))
;; テスト用システム（別システムとして定義）
(defsystem "my-project/tests"
:depends-on ("my-project" ; 本体に依存
"fiveam") ; テストフレームワーク
:components ((:file "tests/main-test"))
:perform (test-op (o s) ; テスト実行方法
(symbol-call :fiveam :run! :my-project-tests)))
;; テストを実行
(asdf:test-system "my-project")
ローカルプロジェクトの登録
;; 方法1：Quicklisp のローカルディレクトリに配置
;; ~/quicklisp/local-projects/my-project/
;; 方法2：パスを登録
(push #P"/path/to/my-project/" asdf:*central-registry*)
;; 方法3：ソースレジストリに追加（~/.sbclrc に記述）
(require :asdf)
(push '(:directory "/path/to/projects/")
asdf:*default-source-registries*)
完全な例
;;;; calculator.asd
(defsystem "calculator"
:version "1.0.0"
:author "Your Name <you@example.com>"
:license "MIT"
:description "A simple calculator library"
:homepage "https://github.com/yourname/calculator"
:bug-tracker "https://github.com/yourname/calculator/issues"
:source-control (:git "https://github.com/yourname/calculator.git")
:depends-on ("alexandria")
:serial t
:pathname "src/" ; ソースのベースパス
:components ((:file "package")
(:file "operations")
(:file "main"))
:in-order-to ((test-op (test-op "calculator/tests"))))
(defsystem "calculator/tests"
:depends-on ("calculator" "fiveam")
:pathname "tests/"
:components ((:file "test-operations"))
:perform (test-op (o s)
(symbol-call :fiveam :run! :calculator-tests)))
よく使うコマンド
;; ロード（依存も含めてコンパイル・ロード）
(asdf:load-system "my-project")
;; テスト実行（:perform test-op が呼ばれる）
(asdf:test-system "my-project")
;; コンパイルのみ（ロードしない）
(asdf:compile-system "my-project")
;; システムの検索（存在確認）
(asdf:find-system "my-project") ; → システムオブジェクト or NIL
;; バージョン取得
(asdf:system-version (asdf:find-system "my-project"))
;; → "1.0.0"
6. Quicklisp の活用
6-1. Quicklisp とは
Quicklisp は Common Lisp のパッケージマネージャ。数千のライブラリを簡単にインストールできる。
6-2. Quicklisp のインストール
# ダウンロード
curl -O https://beta.quicklisp.org/quicklisp.lisp
# SBCL で実行
sbcl --load quicklisp.lisp
;; REPL で
(quicklisp-quickstart:install)
;; 起動時に自動ロード
(ql:add-to-init-file)
6-3. ライブラリのインストール
;; ライブラリをインストール・ロード
(ql:quickload "alexandria") ; ユーティリティ集
(ql:quickload "cl-ppcre") ; 正規表現
(ql:quickload "dexador") ; HTTP クライアント
(ql:quickload "cl-json") ; JSON パーサー
;; 複数同時に
(ql:quickload '("alexandria" "cl-ppcre" "cl-json"))
6-4. ライブラリの検索
;; 名前で検索
(ql:system-apropos "json")
;; → cl-json, jonathan, jsown, ...
;; インストール済みを確認
(ql:who-depends-on "alexandria")
6-5. よく使われるライブラリ
| ライブラリ | 用途 |
|---|---|
alexandria |
ユーティリティ関数集 |
cl-ppcre |
正規表現 |
dexador |
HTTP クライアント |
cl-json |
JSON 処理 |
local-time |
日付・時刻 |
bordeaux-threads |
マルチスレッド |
usocket |
ソケット通信 |
cl-csv |
CSV 処理 |
7. 自作ライブラリの公開準備
7-1. プロジェクト構成
my-library/
├── my-library.asd ; システム定義
├── README.md ; ドキュメント
├── LICENSE ; ライセンス
├── src/
│ ├── package.lisp
│ └── main.lisp
└── tests/
└── main-test.lisp
7-2. 完全な .asd ファイル
;;;; my-library.asd
(defsystem "my-library"
:version "0.1.0"
:author "Your Name <your@email.com>"
:license "MIT"
:description "A useful library"
:homepage "https://github.com/yourname/my-library"
:depends-on ("alexandria")
:serial t
:components ((:module "src"
:components
((:file "package")
(:file "main"))))
:in-order-to ((test-op (test-op "my-library/tests"))))
;; テスト用システム
(defsystem "my-library/tests"
:depends-on ("my-library" "fiveam")
:components ((:module "tests"
:components
((:file "main-test"))))
:perform (test-op (o s)
(symbol-call :fiveam :run! :my-library-tests)))
7-3. ローカルプロジェクトの登録
;; Quicklisp のローカルプロジェクトディレクトリ
;; ~/quicklisp/local-projects/ にプロジェクトを配置
;; または、パスを追加
(push #P"/path/to/my-projects/" asdf:*central-registry*)
;; システムをロード
(ql:quickload "my-library")
8. パッケージのトラブルシューティング
8-1. 名前の衝突
;; エラー例
(defpackage :my-app
(:use :cl :lib-a :lib-b)) ; lib-a と lib-b に同名シンボル
;; 解決策1：shadow
(defpackage :my-app
(:use :cl :lib-a :lib-b)
(:shadow :conflicting-symbol)) ; 衝突するシンボルを隠す
;; 解決策2：import-from で必要なものだけ取り込む
(defpackage :my-app
(:use :cl)
(:import-from :lib-a :func-a)
(:import-from :lib-b :func-b))
8-2. パッケージが見つからない
;; エラー: Package MY-UTILS does not exist
;; 原因1：パッケージを定義していない
;; → defpackage を実行
;; 原因2：ファイルの読み込み順が間違っている
;; → package.lisp を最初にロード
;; 原因3：システムをロードしていない
;; → (ql:quickload "my-utils")
8-3. シンボルが見つからない
;; エラー: Symbol ADD not found in package MY-UTILS
;; 原因1：export されていない
;; → defpackage に :export を追加
;; 原因2：パッケージを use していない
;; → (use-package :my-utils)
8-4. パッケージの再定義
;; パッケージを削除して再定義
(delete-package :my-app)
;; または、既存のパッケージを変更
(rename-package :my-app :my-app-old)
9. 実践例
9-1. ユーティリティライブラリ
;;;; string-utils.asd
(defsystem "string-utils"
:version "1.0.0"
:description "String utility functions"
:serial t
:components ((:file "package")
(:file "string-utils")))
;;;; package.lisp
(defpackage :string-utils
(:use :cl)
(:export :split
:join
:trim-all
:starts-with-p
:ends-with-p))
;;;; string-utils.lisp
(in-package :string-utils)
(defun split (str delimiter)
"文字列を区切り文字で分割"
(let ((result nil)
(start 0))
(loop for i from 0 below (length str)
when (char= (char str i) delimiter)
do (push (subseq str start i) result)
(setf start (1+ i))
finally (push (subseq str start) result))
(nreverse result)))
(defun join (lst separator)
"リストを区切り文字で結合"
(format nil (format nil "~~{~~A~~^~A~~}" separator) lst))
(defun trim-all (str)
"前後の空白を除去"
(string-trim '(#\Space #\Tab #\Newline) str))
(defun starts-with-p (str prefix)
"指定した接頭辞で始まるか"
(and (>= (length str) (length prefix))
(string= str prefix :end1 (length prefix))))
(defun ends-with-p (str suffix)
"指定した接尾辞で終わるか"
(and (>= (length str) (length suffix))
(string= str suffix :start1 (- (length str) (length suffix)))))
9-2. 設定ファイル管理
;;;; config.lisp
(defpackage :my-app.config
(:use :cl)
(:export :*config*
:load-config
:get-config
:set-config))
(in-package :my-app.config)
(defparameter *config* (make-hash-table :test 'equal)
"設定を保存するハッシュテーブル")
(defun load-config (path)
"ファイルから設定を読み込む"
(with-open-file (stream path :if-does-not-exist nil)
(when stream
(let ((data (read stream))) ; S式として読み込む
(loop for (key value) on data by #'cddr
do (setf (gethash key *config*) value))))))
(defun get-config (key &optional default)
"設定値を取得"
(gethash key *config* default))
(defun set-config (key value)
"設定値を設定"
(setf (gethash key *config*) value))
;; 使用例
;; config.lisp: (:database "localhost" :port 5432 :debug t)
;; (load-config "config.lisp")
;; (get-config :database) → "localhost"
10. 練習課題
課題1：基本的なパッケージ作成
数学ユーティリティのパッケージを作れ。
(math-utils:square 5) ;; → 25
(math-utils:cube 3) ;; → 27
解答
(defpackage :math-utils
(:use :cl)
(:export :square :cube))
(in-package :math-utils)
(defun square (x)
"xの2乗を返す"
(* x x))
(defun cube (x)
"xの3乗を返す"
(* x x x))
課題2：パッケージの使用
math-utils を使うアプリケーションパッケージを作れ。
解答
(defpackage :my-calc
(:use :cl)
(:import-from :math-utils :square :cube)
(:export :sum-of-squares))
(in-package :my-calc)
(defun sum-of-squares (lst)
"リストの各要素の2乗の合計"
(reduce #'+ (mapcar #'square lst)))
課題3：.asd ファイルの作成
以下の構成のプロジェクトの .asd ファイルを作れ。
calculator/
├── package.lisp
├── operations.lisp
└── main.lisp
解答
(defsystem "calculator"
:version "1.0.0"
:author "Your Name"
:license "MIT"
:description "Simple calculator"
:serial t
:components ((:file "package")
(:file "operations")
(:file "main")))
課題4：Quicklisp でライブラリを使う
cl-ppcre を使って、文字列から数字だけを抽出する関数を作れ。
解答
;; まずインストール
;; (ql:quickload "cl-ppcre")
(defun extract-numbers (str)
"文字列から数字だけを抽出"
(cl-ppcre:all-matches-as-strings "\\d+" str))
(extract-numbers "abc123def456")
;; → ("123" "456")
課題5：内部関数と外部関数
公開関数と非公開関数を持つパッケージを作れ。
解答
(defpackage :secure-utils
(:use :cl)
(:export :hash-password)) ; validate は非公開
(in-package :secure-utils)
(defun validate (password)
"パスワードの検証（非公開）"
(>= (length password) 8))
(defun hash-password (password)
"パスワードをハッシュ化（公開）"
(if (validate password) ; 内部で validate を使用
(sxhash password)
(error "Password too short")))
;; 外部から
;; (secure-utils:hash-password "mypassword") → ハッシュ値
;; (secure-utils:validate "test") → エラー（非公開）
;; (secure-utils::validate "test") → T（非推奨だが可能）
11. まとめ
パッケージの基本
| 関数/マクロ | 用途 |
|---|---|
defpackage |
パッケージを定義 |
in-package |
パッケージを切り替え |
use-package |
他パッケージのシンボルを使用 |
export |
シンボルを公開 |
import |
シンボルを取り込む |
シンボルのアクセス
| 記法 | 意味 |
|---|---|
pkg:symbol |
外部シンボル |
pkg::symbol |
内部シンボル |
:keyword |
キーワード |
ASDF
| 関数 | 用途 |
|---|---|
defsystem |
システムを定義 |
asdf:load-system |
システムをロード |
Quicklisp
| 関数 | 用途 |
|---|---|
ql:quickload |
ライブラリをロード |
ql:system-apropos |
ライブラリを検索 |