為什么我如此迷戀Lisp語言？
本文是從 Why I love Lisp 這篇文章翻譯而來。
這篇文章是我在Simplificator——我工作的地方——的一次座談內(nèi)容的摘錄，座談的題目叫做“為什么我喜歡Smalltalk語言和Lisp語言”。在此之前，我曾發(fā)布過一篇叫做“ 為什么我喜歡Smalltalk?”的文章。
大漠黃沙 by Guilherme Jófili
Lisp是一種很老的語言。非常的老。Lisp有很多變種，但如今已沒有一種語言叫Lisp的了。事實上，有多少Lisp程序員，就有多少種Lisp。這是因為，只有當(dāng)你獨自一人深入荒漠，用樹枝在黃沙上為自己喜歡的Lisp方言寫解釋器時，你才成為一名真正的Lisp程序員。
目前主要有兩種Lisp語言分支：Common Lisp 和 Scheme，每一種都有無數(shù)種的語言實現(xiàn)。各種Common Lisp實現(xiàn)都大同小異，而各種Scheme實現(xiàn)表現(xiàn)各異，有些看起來非常的不同，但它們的基本規(guī)則都相同。這兩種語言都非常有趣，但我卻沒有在實際工作中用過其中的任何一種。這兩種語言中分別在不同的方面讓我苦惱，在所有的Lisp方言中，我最喜歡的是Clojure語言。我不想在這個問題上做更多的討論，這是個人喜好，說起來很麻煩。
Clojure，就像其它種的Lisp語言一樣，有一個REPL(Read Eval Print Loop)環(huán)境，你可以在里面寫代碼，而且能馬上得到運行結(jié)果。例如：
- 5
- ;=> 5
- "Hello world"
- ;=> "Hello world"
通常，你會看到一個提示符，就像user>，但在本文中，我使用的是更實用的顯示風(fēng)格。這篇文章中的任何REPL代碼你都可以直接拷貝到Try Clojure運行。
我們可以像這樣調(diào)用一個函數(shù)：
- (println "Hello World")
- ; Hello World
- ;=> nil
程序打印出“Hello World”，并返回nil。我知道，這里的括弧看起來好像放錯了地方，但這是有原因的，你會發(fā)現(xiàn)，他跟Java風(fēng)格的代碼沒有多少不同：
- println("Hello World")
這種Clojure在執(zhí)行任何操作時都要用到括?。?/p>
- (+ 1 2)
- ;=> 3
在Clojure中，我們同樣能使用向量(vector):
- [1 2 3 4]
- ;=> [1 2 3 4]
還有符號(symbol):
- 'symbol
- ;=> symbol
這里要用引號(')，因為Symbol跟變量一樣，如果不用引號前綴，Clojure會把它變成它的值。list數(shù)據(jù)類型也一樣：
- '(li st)
- ;=> (li st)
以及嵌套的list：
- '(l (i s) t)
- ;=> (l (i s) t)
定義變量和使用變量的方法像這樣：
- (def hello-world "Hello world")
- ;=> #'user/hello-world
- hello-world
- ;=> "Hello world"
我的講解會很快，很多細(xì)節(jié)問題都會忽略掉，有些我講的東西可能完全是錯誤的。請原諒，我盡力做到最好。
在Clojure中，創(chuàng)建函數(shù)的方法是這樣：
- (fn [n] (* n 2))
- ;=> #<user$eval1$fn__2 user$eval1$fn__2@175bc6c8>
這顯示的又長又難看的東西是被編譯后的函數(shù)被打印出的樣子。不要擔(dān)心，你不會經(jīng)?？吹剿鼈?。這是個函數(shù)，使用fn操作符創(chuàng)建，有一個參數(shù)n。這個參數(shù)和2相乘，并當(dāng)作結(jié)果返回。Clojure和其它所有的Lisp語言一樣，函數(shù)的最后一個表達(dá)式產(chǎn)生的值會被當(dāng)作返回值返回。
如果你查看一個函數(shù)如何被調(diào)用：
- (println "Hello World")
你會發(fā)現(xiàn)它的形式是，括弧，函數(shù)，參數(shù)，反括弧?；蛘哂昧硪环N方式描述，這是一個列表序列，序列的第一位是操作符，其余的都是參數(shù)。
讓我們來調(diào)用這個函數(shù)：
- ((fn [n] (* n 2)) 10)
- ;=> 20
我在這里所做的是定義了一個匿名函數(shù)，并立即應(yīng)用它。讓我們來給這個函數(shù)起個名字：
- (def twice (fn [n] (* n 2)))
- ;=> #'user/twice
現(xiàn)在我們通過這個名字來使用它：
- (twice 32)
- ;=> 64
正像你看到的，函數(shù)就像其它數(shù)據(jù)一樣被存放到了變量里。因為有些操作會反復(fù)使用，我們可以使用簡化寫法：
- (defn twice [n] (* 2 n))
- ;=> #'user/twice
- (twice 32)
- ;=> 64
我們使用if來給這個函數(shù)設(shè)定一個最大值：
- (defn twice [n] (if (> n 50) 100 (* n 2))))
if操作符有三個參數(shù)：斷言，當(dāng)斷言是true時將要執(zhí)行的語句，當(dāng)斷言是 false 時將要執(zhí)行的語句。也許寫成這樣更容易理解：
- (defn twice [n]
- (if (> n 50)
- 100
- (* n 2)))
非常基礎(chǔ)的東西。讓我們來看一下更有趣的東西。
假設(shè)說你想把Lisp語句反著寫。把操作符放到最后，像這樣：
- (4 5 +)
我們且把這種語言叫做Psil(反著寫的Lisp...我很聰明吧)。很顯然，如果你試圖執(zhí)行這條語句，它會報錯：
- (4 5 +)
- ;=> java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to clojure.lang.IFn (NO_SOURCE_FILE:0)
Clojure會告訴你4不是一個函數(shù)(函數(shù)是必須是clojure.lang.IFn接口的實現(xiàn))。
我們可以寫一個簡單的函數(shù)把Psil轉(zhuǎn)變成Lisp：
- (defn psil [exp]
- (reverse exp))
當(dāng)我執(zhí)行它時出現(xiàn)了問題：
- (psil (4 5 +))
- ;=> java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to clojure.lang.IFn (NO_SOURCE_FILE:0)
很明顯，我弄錯了一個地方，因為在psil被調(diào)用之前，Clojure會先去執(zhí)行它的參數(shù)，也就是(4 5 +)，于是報錯了。我們可以顯式的把這個參數(shù)轉(zhuǎn)化成list，像這樣：
- (psil '(4 5 +))
- ;=> (+ 5 4)
這回它就沒有被執(zhí)行，但卻反轉(zhuǎn)了。要想運行它并不困難：
- (eval (psil '(4 5 +)))
- ;=> 9
你開始發(fā)現(xiàn)Lisp的強大之處了。事實上，Lisp代碼就是一堆層層嵌套的列表序列，你可以很容易從這些序列數(shù)據(jù)中產(chǎn)生可以運行的程序。
如果你還沒明白，你可以在你常用的語言中試一下。在數(shù)組里放入2個數(shù)和一個加號，通過數(shù)組來執(zhí)行這個運算。你最終得到的很可能是一個被連接的字符串，或是其它怪異的結(jié)果。
這種編程方式在Lisp是如此的非常的常見，于是Lisp就提供了叫做宏(macro)的可重用的東西來抽象出這種功能。宏是一種函數(shù)，它接受未執(zhí)行的參數(shù)，而返回的結(jié)果是可執(zhí)行的Lisp代碼。
讓我們把psil傳化成宏：
- (defmacro psil [exp]
- (reverse exp))
唯一不同之處是我們現(xiàn)在使用defmacro來替換defn。這是一個非常大的改動：
- (psil (4 5 +))
- ;=> 9
請注意，雖然參數(shù)并不是一個有效的Clojure參數(shù)，但程序并沒有報錯。這是因為參數(shù)并沒有被執(zhí)行，只有當(dāng)psil處理它時才被執(zhí)行。psil把它的參數(shù)按數(shù)據(jù)看待。如果你聽說過有人說Lisp里代碼就是數(shù)據(jù)，這就是我們現(xiàn)在在討論的東西了。數(shù)據(jù)可以被編輯，產(chǎn)生出其它的程序。這種特征使你可以在Lisp語言上創(chuàng)建出任何你需要的新型語法語言。
在Clojure里有一種操作符叫做macroexpand，它可以使一個宏跳過可執(zhí)行部分，這樣你就能看到是什么樣的代碼將會被執(zhí)行：
- (macroexpand '(psil (4 5 +)))
- ;=> (+ 5 4)
你可以把宏看作一個在編譯期運行的函數(shù)。事實上，在Lisp里，編譯期和運行期是雜混在一起的，你的程序可以在這兩種狀態(tài)下來回切換。我們可以讓psil宏變的羅嗦些，讓我們看看代碼是如何運行的，但首先，我要先告訴你do這個東西。
do是一個很簡單的操作符，它接受一批語句，依次運行它們，但這些語句是被整體當(dāng)作一個表達(dá)式，例如：
- (do (println "Hello") (println "world"))
- ; Hello
- ; world
- ;=> nil
通過使用do，我們可以使宏返回多個表達(dá)式，我們能看到更多的東西：
- (defmacro psil [exp]
- (println "compile time")
- `(do (println "run time")
- ~(reverse exp)))
新宏會打印出“compile time”，并且返回一個do代碼塊，這個代碼塊打印出“run time”，并且反著運行一個表達(dá)式。這個反引號`的作用很像引號'，但它的獨特之處是你可以使用~符號在其內(nèi)部解除引號。如果你聽不明白，不要擔(dān)心，讓我們來運行它一下：
- (psil (4 5 +))
- ; compile time
- ; run time
- ;=> 9
如預(yù)期的結(jié)果，編譯期發(fā)生在運行期之前。如果我們使用macroexpand，或得到更清晰的信息：
- (macroexpand '(psil (4 5 +)))
- ; compile time
- ;=> (do (clojure.core/println "run time") (+ 5 4))
可以看出，編譯階段已經(jīng)發(fā)生，得到的是一個將要打印出“run time”的語句，然后會執(zhí)行(+ 5 4)。println也被擴(kuò)展成了它的完整形式，clojure.core/println，不過你可以忽略這個。然后代碼在運行期被執(zhí)行。
這個宏的輸出本質(zhì)上是：
- (do (println "run time")
- (+ 5 4))
而在宏里，它需要被寫成這樣：
- `(do (println "run time")
- ~(reverse exp))
反引號實際上是產(chǎn)生了一種模板形式的代碼，而波浪號讓其中的某些部分被執(zhí)行((reverse exp))，而其余部分被保留。
對于宏，其實還有更令人驚奇的東西，但現(xiàn)在，它已經(jīng)很能變戲法了。
這種技術(shù)的力量還沒有被完全展現(xiàn)出來。按著" 為什么我喜歡Smalltalk?"的思路，我們假設(shè)Clojure里沒有if語法，只有cond語法。也許在這里，這并不是一個太好的例子，但這個例子很簡單。
cond 功能跟其它語言里的switch 或 case 很相似：
- (cond (= x 0) "It's zero"
- (= x 1) "It's one"
- :else "It's something else")
使用 cond，我們可以直接創(chuàng)建出my-if函數(shù)：
- (defn my-if [predicate if-true if-false]
- (cond predicate if-true
- :else if-false))
初看起來似乎好使：
- (my-if (= 0 0) "equals" "not-equals")
- ;=> "equals"
- (my-if (= 0 1) "equals" "not-equals")
- ;=> "not-equals"
但有一個問題。你能發(fā)現(xiàn)它嗎?my-if執(zhí)行了它所有的參數(shù)，所以，如果我們像這樣做，它就不能產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果了：
- (my-if (= 0 0) (println "equals") (println "not-equals"))
- ; equals
- ; not-equals
- ;=> nil
把my-if轉(zhuǎn)變成宏：
- (defmacro my-if [predicate if-true if-false]
- `(cond ~predicate ~if-true
- :else ~if-false))
問題解決了：
- (my-if (= 0 0) (println "equals") (println "not-equals"))
- ; equals
- ;=> nil
這只是對宏的強大功能的窺豹一斑。一個非常有趣的案例是，當(dāng)面向?qū)ο缶幊瘫话l(fā)明出來后(Lisp的出現(xiàn)先于這概念)，Lisp程序員想使用這種技術(shù)。
C程序員不得不使用他們的編譯器發(fā)明出新的語言,C++和Object C。Lisp程序員卻創(chuàng)建了一堆宏，就像defclass， defmethod等。這全都要歸功于宏。變革，在Lisp里，只是一種進(jìn)化。
原文：http://www.aqee.net/why-i-love-lisp/
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