【ITニュース解説】This Page Is a Quine (2021)

この記事は「クワイン」と呼ばれる特殊なプログラムに関するものだ。クワインとは、実行すると自分自身のソースコードを全く同じ形で出力するプログラムのことを指す。一見すると、ただの自己言及に見えるかもしれないが、クワインはプログラミングの奥深さを示す面白い例であり、計算機科学の理論的な側面を理解する上で役立つ。

まず、普通のプログラムの動作を考えてみよう。一般的なプログラムは、何らかの入力データを受け取り、それを処理して、別のデータを出力する。例えば、電卓プログラムなら、入力として数字と演算子を受け取り、計算結果を出力する。Webページを表示するプログラムなら、HTML、CSS、JavaScriptなどのコードを受け取り、ブラウザ上で視覚的に表現する。

しかし、クワインは少し違う。入力データを受け取らず、自分自身のコードを出力するという特殊な性質を持っている。これは、プログラムが自己複製を行うようなイメージに近い。ただし、ウイルスのように他のプログラムに寄生して増殖するわけではなく、あくまで自分自身のソースコードを文字列として出力するだけだ。

では、なぜクワインが重要なのか。それは、クワインがチューリング完全なプログラミング言語であれば必ず存在するという理論的な背景があるからだ。チューリング完全とは、理論上あらゆる計算が可能な計算モデルを指し、現代のほとんどのプログラミング言語はチューリング完全である。クワインの存在は、プログラミング言語の表現能力の限界を示す一つの指標と言える。

クワインを作成するには、いくつかのテクニックが必要となる。最も基本的な方法は、まずプログラムの中で、自分自身のソースコードを文字列として保持することだ。そして、その文字列を出力する命令を実行する。ただし、単純に文字列を出力するだけではクワインにならない。なぜなら、出力される文字列には、その文字列を定義している部分のコードが含まれていないからだ。

そこで、間接的な方法を用いる必要がある。例えば、プログラムの一部を文字列として定義し、その文字列を別の部分で展開して、最終的に自分自身のソースコード全体を再構築する方法がある。具体的には、プログラムを二つの部分に分け、前半部分で後半部分のコードを文字列として定義し、後半部分で前半部分のコードを呼び出して、自分自身のコードを組み立てる。

この記事のWebページで公開されているクワインは、JavaScriptで書かれている。JavaScriptはWebブラウザ上で動作するスクリプト言語であり、動的なWebページを作成するために広く利用されている。JavaScriptでクワインを作成する場合、文字列の操作やeval関数（文字列をJavaScriptコードとして実行する関数）などがよく用いられる。

eval関数を使うと、文字列として定義されたJavaScriptコードを、実際に実行することができる。これを利用して、プログラムの一部を文字列として定義し、eval関数でその文字列を実行することで、間接的に自分自身のコードを再構築することができる。

クワインは、実用的なプログラムではないかもしれないが、プログラミングの概念を深く理解する上で非常に役立つ。自己言及、再帰、文字列操作など、プログラミングの重要な要素が凝縮されているからだ。特に、システムエンジニアを目指す初心者にとっては、クワインを作成する過程で、プログラミングの基礎的なスキルを向上させることができる。

また、クワインは、プログラミング言語の特性を理解する上でも役立つ。プログラミング言語によって、文字列の扱い方や関数の呼び出し方が異なるため、クワインの作成方法も異なる。クワインを作成することで、それぞれのプログラミング言語の特性をより深く理解することができる。

さらに、クワインは、計算機科学の理論的な側面を学ぶきっかけにもなる。チューリング完全性、自己言及、不完全性定理など、計算機科学の重要な概念と関連しているからだ。クワインを理解することで、計算機科学の奥深さに触れることができる。

このように、クワインは単なる自己言及プログラムではなく、プログラミングの基礎、プログラミング言語の特性、計算機科学の理論など、様々な側面を学ぶための貴重な題材となる。システムエンジニアを目指す初心者にとって、クワインは挑戦的で面白い課題であり、プログラミングのスキルと知識を向上させるための良い機会となるだろう。