# Lisp

：一种古老的编译型语言。

虽然古老，但是诞生之后有多次改进，扩展了许多现代编程语言的功能。
存在多种方言：
- Scheme ：于 1975 年发布。
- Common Lisp (opens new window) ：于 1984 年发布，本文介绍其语法。
- Racket ：于 1995 年发布。
- Clojure ：于 2007 年发布。源代码编译成 Java 字节码之后由 JVM 运行。

# 相关历史

1936 年，剑桥大学的图灵设想出一种能自动计算的机器：在一条纸带上的每一格记下一个简单符号，一台机器像人脑一样依次读取每格的符号，根据符号执行某种操作。
- 这种机器被称为图灵机，特点：
  - 一台图灵机可以执行任何算法。
  - 如果一个问题可以表示成算法形式，即可计算，则可以被图灵机解决。
- 这设计了计算机的基本运行逻辑。
- 如果一个编程语言能实现图灵机的基本功能，比如算术运算、逻辑运算、条件判断、循环，则称为图灵完备（Turing Completeness）。
1945 年，参与美国原子弹研制的冯·诺依曼起草了一份论述 EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）的报告。
- 它将计算机设计成五个基本部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
- 它设计了计算机的基本架构，被人们沿用至今。
1950 年，图灵发表论文《计算机器与智能》，提出了图灵测试：如果一台机器让人不能分辨出它是机器，则可以判断该机器具备人工智能。
1954 年，IBM 公司的 John Backus 发明了 Fortran 语言。
- 它是世界上第一种高级编程语言，主要用于公式计算。
1956 年，John McCarthy 在 Dartmouth 学院发起一场会议，与香农、Nathaniel Rochester、Marvin Minsky 等人在讨论中首次提出了人工智能的概念。
1958 年，John McCarthy 因为 Fortran 的功能不满足需求，发明了 Lisp 语言。
- 它是第一种支持递归函数的高级编程语言。

# 语法特点

源文件的扩展名为 .lisp 或 .lsp 。
代码可以编译后执行，也可以通过解释器直接执行。
用分号 ; 声明单行注释，用 #| 和 |# 声明多行注释。
标识符不区分大小写。
支持定义函数，支持面向对象编程。

# 括号表达式

Lisp 程序的主要组成单位：
- atom ：一个数字或标识符。
  - 如果代码中的一个字符串没有用双引号作为定界符，则被当做 atom 。如果它全由数字字符或小数点组成，则视作数字，否则视作变量名、函数名等标识符。如下：
```
3.14        ; 数字
var1        ; 标识符
Hello       ; 标识符
"Hello"     ; 字符串
```
  - 特别地，字母 t 表示逻辑真，nil 表示逻辑假或空列表。
- string ：字符串，用双引号作为定界符，支持用反斜杠 \ 转义字符。
- list ：列表，是一个包含任意个 atom 或 list 的括号表达式。
  - 如下：
```
(0 1 2 3)
(0 ( 1 2 ) 3 Hello)
( )
```
Lisp 的每个语句都放在括号表达式中：
```
(write 6)                     ; 调用函数 write 打印一个值，前后要加上括号
(write-line "Hello World")    ; 打印一个值并换行
```
- 函数本身不需要括号就可以传入参数，即不需要 ( write(6) ) 。
- 缺点是括号嵌套多层之后的可读性较差。

Lisp 的括号表达式采用前缀表示法：将运算符写在操作数之前。

(write (+ 1 2 3))             ; 相当于 write(1 + 2 + 3)
(write (* 3 (+ 1 2) ))        ; 相当于 write((1 + 2) * 3)

# 变量

定义全局变量：
```
(defvar x 3.14)
(write x)
```
- 变量的值只能是数字类型。
定义局部变量：
```
(setq x 3.14)
(setq y x)
(write y)
```

# 流程控制

if 语句：

(setq x 3.14)
(if (> x 3)
  (format t "~% x is large enough")       ; if 条件为真时，执行第一个代码块
  (format t "~% x is not big enough")     ; if 条件为假时，执行第二个代码块
)

# 函数

定义函数：
```
(defun average (x y)
  (/ ( + x y) 2)
)
```
- 函数内最后一个执行的表达式的取值会作为函数的返回值。
调用函数：
```
(write(average 10 20))
```