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一起来学习 Lisp 编程语言吧!
许多大型代码库中都有 Lisp 代码的身影,因此,熟悉一下这门语言是一个明智之举。
图源:kris krüg
Lisp 在 1958 年就被发明出来了,它是世界上第二老的计算机编程语言(LCTT 译注:最老的是 Fortran,诞生于 1957 年)。它有许多现代的衍生品,包括 Common Lisp、Emacs Lisp(Elisp)、Clojure、Racket、Scheme、Fennel 和 GNU Guile 等。
那些喜欢思考编程语言设计的人,往往都喜欢 Lisp,因为它的语法和数据有者相同的结构:Lisp 代码实际上是一个列表的列表,它的名字其实是 “列表处理” 的首字母缩写。那些喜欢思考编程语言美学的人,往往都讨厌 Lisp,因为它经常使用括号来定义范围;事实上,编程界也有一个广为流传的笑话:Lisp 代表的其实是 “大量烦人的多余括号”。
不管你是喜欢还是讨厌 Lisp 的设计哲学,你都不得不承认,它都是一门有趣的语言,过去如此,现在亦然(这得归功于现代方言 Clojure 和 Guile)。你可能会感到惊讶,但事实就是,Lisp 在任何行业的大型代码库中都占有一席之地。因此,现在开始学习 Lisp,至少熟悉一下它,不失为一个好主意。
安装 Lisp
Lisp 有很多不同的实现。比较流行的开源版本有 SBCL、GNU Lisp 和 GNU Common Lisp(GCL)。你可以使用发行版的包管理器安装它们中的任意一个,在本文中,我是用的是 clisp
(LCTT 译注:也就是 GNU Lisp,一种 ANSI Common Lisp 的实现)。
以下是在不同的 Linux 发行版中安装 clisp
的步骤。
在 Fedora Linux 上,使用 dnf
:
$ sudo dnf install clisp
在 Debian 上,使用 apt
:
$ sudo apt install clisp
在 macOS 上,使用 MacPorts 或者 Homebrew:
# 使用 MacPorts
$ sudo port install clisp
# 使用 Homebrew
$ brew install clisp
在 Windows 上,你可以使用 clisp on Cygwin 或者从 gnu.org/software/gcl 上下载 GCL 的二进制文件。
虽然我使用 clisp
命令来运行 Lisp 代码,但是本文中涉及到的大多数语法规则,对任何 Lisp 实现都是适用的。如果你选择使用一个不同的 Lisp 实现,除了用来运行 Lisp 代码的命令会和我不一样外(比如,你可能要用 gcl
或 sbcl
而不是 clisp
),其它的所有东西都是相同的。
列表处理
Lisp 源代码的基本单元是 “表达式”,它在形式上是一个列表。举个例子,下面就是一个列表,它由一个操作符(+
)和两个整数(1
和 2
)组成的:
(+ 1 2)
同时,它也是一个 Lisp 表达式,内容是一个符号(+
,会被解析成一个加法函数)和它的两个参数(1
和 2
)。你可以在 Common Lisp 的交互式环境(即 REPL)中运行该表达式和其它表达式。如果你熟悉 Python 的 IDLE,那么你应该会对 Lisp 的 REPL 感到亲切。(LCTT 译注:REPL 的全称是 “Read-Eval-Print Loop”,意思是 “‘读取-求值-输出’循环”,这个名字很好地描述了它的工作过程。)
要进入到 REPL 中,只需运行 Common Lisp 即可:
$ clisp
[1]>
在 REPL 提示符中,尝试输入一些表达式:
[1]> (+ 1 2)
3
[2]> (- 1 2)
-1
[3]> (- 2 1)
1
[4]> (+ 2 3 4)
9
函数
在了解了 Lisp 表达式的基本结构后,你可以使用函数来做更多有用的事。譬如,print
函数可以接受任意数量的参数,然后把它们都显示在你的终端上,pprint
函数还可以实现格式化打印。还有更多不同的打印函数,不过,pprint
在 REPL 中的效果还挺好的:
[1]> (pprint "hello world")
"hello world"
[2]>
你可以使用 defun
函数来创建一个自定义函数。defun
函数需要你提供自定义函数的名称,以及它接受的参数列表:
[1]> (defun myprinter (s) (pprint s))
MYPRINTER
[2]> (myprinter "hello world")
"hello world"
[3]>
变量
你可以使用 setf
函数来在 Lisp 中创建变量:
[1]> (setf foo "hello world")
"hello world"
[2]> (pprint foo)
"hello world"
[3]>
你可以往表达式里嵌套表达式(就像使用某种管道一样)。举个例子,你可以先使用 string-upcase
函数,把某个字符串的所有字符转换成大写,然后再使用 pprint
函数,将它的内容格式化打印到终端上:
[3]> (pprint (string-upcase foo))
"HELLO WORLD"
[4]>
Lisp 是动态类型语言,这意味着,你在给变量赋值时不需要声明它的类型。Lisp 默认会把整数当作整数来处理:
[1]> (setf foo 2)
[2]> (setf bar 3)
[3]> (+ foo bar)
5
如果你想让整数被当作字符串来处理,你可以给它加上引号:
[4]> (setf foo "2")
"2"
[5]> (setf bar "3")
"3"
[6]> (+ foo bar)
*** - +: "2" is not a number
The following restarts are available:
USE-VALUE :R1 Input a value to be used instead.
ABORT :R2 Abort main loop
Break 1 [7]>
在这个示例 REPL 会话中,变量 foo
和 bar
都被赋值为加了引号的数字,因此,Lisp 会把它们当作字符串来处理。数学运算符不能够用在字符串上,因此 REPL 进入了调试器模式。想要跳出这个调试器,你需要按下 Ctrl+D
才行(LCTT 译注:就 clisp
而言,使用 quit
关键字也可以退出)。
你可以使用 typep
函数对一些对象进行类型检查,它可以测试对象是否为某个特定数据类型。返回值 T
和 NIL
分别代表 True
和 False
。
[4]> (typep foo 'string)
NIL
[5]> (typep foo 'integer)
T
string
和 integer
前面加上了一个单引号('
),这是为了防止 Lisp(错误地)把这两个单词当作是变量来求值:
[6]> (typep foo string)
*** - SYSTEM::READ-EVAL-PRINT: variable STRING has no value
[...]
这是一种保护某些术语(LCTT 译注:类似于字符串转义)的简便方法,正常情况下它是用 quote
函数来实现的:
[7]> (typep foo (quote string))
NIL
[5]> (typep foo (quote integer))
T
列表
不出人意料,你当然也可以在 Lisp 中创建列表:
[1]> (setf foo (list "hello" "world"))
("hello" "world")
你可以使用 nth
函数来索引列表:
[2]> (nth 0 foo)
"hello"
[3]> (pprint (string-capitalize (nth 1 foo)))
"World"
退出 REPL
要结束一个 REPL 会话,你需要按下键盘上的 Ctrl+D
,或者是使用 Lisp 的 quit
关键字:
[99]> (quit)
$
编写脚本
Lisp 可以被编译,也可以作为解释型的脚本语言来使用。在你刚开始学习的时候,后者很可能是最容易的选项,特别是当你已经熟悉 Python 或 Shell 脚本 时。
下面是一个用 Common Lisp 编写的简单的“掷骰子”脚本:
#!/usr/bin/clisp
(defun roller (num)
(pprint (random (parse-integer (nth 0 num))))
)
(setf userput *args*)
(setf *random-state* (make-random-state t))
(roller userput)
脚本的第一行注释告诉了你的 POSIX 终端,该使用什么可执行文件来运行这个脚本。
roller
函数使用 defun
函数创建,它在内部使用 random
函数来打印一个伪随机数,这个伪随机数严格小于 num
列表中下标为 0 的元素。在脚本中,这个 num
列表还没有被创建,不过没关系,因为只有当脚本被调用时,函数才会执行。
接下来的那一行,我们把运行脚本时提供的任意参数,都赋值给一个叫做 userput
的变量。这个 userput
变量是一个列表,当它被传递给 roller
函数后,它就会变成参数 num
。
脚本的倒数第二行产生了一个“随机种子”。这为 Lisp 提供了足够的随机性来生成一个几乎随机的数字。
最后一行调用了自定义的 roller
函数,并将 userput
列表作为唯一的参数传递给它。
将这个文件保存为 dice.lisp
,并赋予它可执行权限:
$ chmod +x dice.lisp
最后,运行它,并给它提供一个数字,以作为它选择随机数的最大值:
$ ./dice.lisp 21
13
$ ./dice.lisp 21
7
$ ./dice.lisp 21
20
看起来还不错!
你或许注意到,你的模拟骰子有可能会是 0,并且永远达不到你提供给它的最大值参数。换句话说,对于一个 20 面的骰子,这个脚本永远投不出 20(除非你把 0 当作 20)。有一个简单的解决办法,它只需要用到在本文中介绍的知识,你能够想到吗?
学习 Lisp
无论你是想将 Lisp 作为个人脚本的实用语言,还是为了助力你的职业生涯,抑或是仅仅作为一个有趣的实验,你都可以去看看一年一度(LCTT 译注:应该是两年一度)的 Lisp 游戏果酱,从而收获一些特别有创意的用途(其中的大多数提交都是开源的,因此你可以查看代码以从中学习)。
Lisp 是一门有趣而独特的语言,它有着不断增长的开发者用户群、足够悠久的历史和新兴的方言,因此,它有能力让从事各个行业的程序员都满意。
via: https://opensource.com/article/21/5/learn-lisp
作者:Seth Kenlon 选题:lkxed 译者:lkxed 校对:校对者ID