lisp基础

Lisp是仅次于Fortran的第二古老的著名计算机语言。

Lisp从一开始就与众不同的一点在于，它是基于S-表达式的语言。也就是说，代码和数据是用同一种方式表达出来的。

S-表达式，我们直观上理解，就是用括号括起来的一串列表。

比如:

(+ 1 1)

Lisp会对这个S-表达式进行求值。

S-表达式可以嵌套，比如可以这样写

(+ 1 (* 2 3))

在lisp中，默认的操作是对S-表达式求值。如果是个数字，就对数字直接求值。如果是字符串也是如此。如果是个表，则将第一个原子当成函数名，对其进行求值。

那么，如果我们只想将一个S-表达式当成数据，不要计算怎么办？我们可以使用quote符号来进行指定，比如：

(quote (+ 1 2))

结果就返回(+ 1 2)这个列表。

quote在lisp中实在是太常用了，所以我们可以用符号“’”来作为它的简称。

定义变量

大家都是写代码的老司机啦，我们就直接从定义变量开始说起。

定义变量可以使用set函数。

(set 'three (+ 1 2))

要注意，因为变量名是不求值的，所以要用quote或者’来阻止求值。将来用变量的值的时候就不用quote了。

定义变量的时候，符号是基本上不可能用求值的，所以’是基本上必须的。每次写太麻烦，于是专门有个setq特殊表，直接包含了对于第一个参数的不求值的quote行为。

定义带文档的变量：defvar特殊表

setq特殊表几乎是lisp语言中最常用的特殊表，但是它有一个问题，变量没有文档。而在emacs中，函数和变量的文档是非常受到重视的。

对于代码中有重要作用的变量，在定义的时候，我们可以通过defvar特殊表来实现。

defvar特殊表不同于setq的是，它只针对未赋过初值的新变量有效，如果已经有值了，它就不起任何作用。所以我们在第一次定义变量的时候使用defvar特殊表吧，文档还是很重要的。

定义局部变量：let特殊表

let可以定义局部变量。let定义的绑定只在函数内部起作用。

格式：

(let ((变量名 绑定值)(变量名 绑定值)) 语句)

例：

(let ((a 1)(b 2)) (+ a b))

a被赋值1，b被赋值2.最终表达式结果是3.

在let中，如果未指明绑定值，则自动绑定到nil上。

注释

emacs的注释以分号开头，分号之后全是注释。

表处理

car和cdr：取表头和其余部分

下面我们开始进入lisp不同于命令式语言的一个特色功能，表处理。

* car函数：取一个表的第一个元素

* cdr函数：取一个表的除了car取到部分的其它部分

例：

(car '(1 2 3))

将返回1.

(cdr '(1 2 3 4 5))

取得的结果是(2 3 4 5)

nthcdr函数：多次cdr

如果我们要从(1 2 3 4 5)这个表中取(3 4 5)这样的子表，一次cdr不够，需要做两次，像这样：

(cdr (cdr '(1 2 3 4 5)))

有个更简单的写法是使用nthcdr函数：

(nthcdr 2 '(1 2 3 4 5))

nthcdr的第一个参数，如果是0，则直接返回原表。如果是1，则退化成cdr。

cons函数：将car和cdr拼接起来

cons是car和cdr的逆运算。将两个表拼接成一个新表。

例：

(cons '1 '(2 3 4))

将得到(1 2 3 4).

请注意，cons会将第一个参数当成一个元素处理。

比如：

(cons '(1 2 3) '(4 5 6))

得到的结果不是(1 2 3 4 5 6)而是((1 2 3) 4 5 6)

append函数：将两个表合成一个表

cons是将car和cdr合在一起，如果是想将(1 2 3)和(4 5 6)连接成(1 2 3 4 5 6)，此时应该使用append函数：

(append '(1 2 3) '(4 5 6))

获取表中最后一个元素：last函数

car可以获取第一个元素，获取最后一个元素的话可以使用last函数。

构造一个新表: list函数

(list 1 2 3 4)

将构造出(1 2 3 4)表。

求表长度：length函数

例：

(length '(1 2 4 5))

结果为4.

给表换car和cdr：setcar和setcdr函数

例：

(setq list1 '(1 2 3 4))
(setcar list1 5)

此时再通过C-h v去查list1的值，已经变为(5 2 3 4).

我们再将其后部也换掉：

(setcdr list1 '(6))

list1此时的值已经变成(5 6)

将表逆序排列：reverse函数

例：

(reverse '(1 2 3 4))

结果为：(4 3 2 1)

像命令语言一样顺序编程

Lisp基本上是一种函数式的语言。也就是说，如果在C语言中这样写的语句：

int a=func1(0);
int b=func2(a);
int c=func3(b);

换成lisp的写法是这样的：

(func3 (func2 (func1 0)));

我们来个小例子看看：

(defun func1 (x)
  (+ x 1))
(defun func2 (x)
  (* x 2))
(defun func3(x)
  (* x x))
(func3 (func2 (func1 0)))

先执行的，要写在最里面。但是，学习命令式编程的同学们，习惯于先写最先执行的func1，倒过来写觉得思路转不过来。

Lisp善解人意地提供了progn特殊表，可以像C一样顺序执行。

我们可以这么写：

(progn
  (setq a (func1 0))
  (setq b (func2 a))
  (setq c (func3 b)))

针对整个表的进行操作 - mapcar函数

Lisp毕竟是针对表进行处理的语言，如果像命令式的方式处理一个表未免有点low了。

假如我们想将一个表中的每个数字都求平方，我们先定义一个平方函数：

(defun sqr2 (x)
  (* x x))

然后，我们就可以调用mapcar函数，对整个表都应用sqr2函数：

(mapcar 'sqr2 '(1 2 3 4))

针对这样只用一次的函数，我们可以使用lambda表达式来实现：

(mapcar (lambda (x) (* x x)) '(5 6 7 8))

lambda很有趣，既不是函数，也不是特殊表，而是一个宏。关于宏，我们后面再讲。

apply函数

最后介绍一下apply函数，它是可以将函数对表执行操作的函数。

我们看个例子：

(apply '+ '(5 6 7 8))

就相当于：

(+ 5 6 7 8)

小结

• setq特殊表：定义变量
• defvar特殊表：定义带有文档的变量，只能做第一次的初始化，有值就不能用了
• let特殊表：定义函数内部的局部变量
• car和cdr，nthcdr：取表头和其余部分
• last函数：取表尾
• cons: 构造新表
• length函数：求表长度
• append函数：将几个表合并为一个
• reverse函数：将表反序重排
• setcar, setcdr: 给表换头或换其余部分
• mapcar函数：针对每个元素分别进行操作
• apply函数：针对表执行操作
• lambda宏：定义匿名函数
• progn特殊表：顺序编程