mirror of
https://github.com/adambard/learnxinyminutes-docs.git
synced 2024-12-23 01:31:37 +00:00
28 KiB
28 KiB
| filename | contributors | translators | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| commonlisp.lisp |
|
|
Common Lisp - мультипарадигменный язык программирования общего назначения, подходящий для широкого спектра задач. Его частенько называют программируемым языком программирования.
Идеальная отправная точка - книга Common Lisp на практике (перевод). Ещё одна популярная книга Land of Lisp. И одна из последних книг Common Lisp Recipes вобрала в себя лучшие архитектурные решения на основе опыта коммерческой работки автора.
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 0. Синтаксис
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; Основные формы
;;; Существует два фундамента CL: АТОМ и S-выражение.
;;; Как правило, сгруппированные S-выражения называют `формами`.
10 ; атом; вычисляется в самого себя
:thing ; другой атом; вычисляется в символ :thing
t ; ещё один атом, обозначает `истину` (true)
(+ 1 2 3 4) ; s-выражение
'(4 :foo t) ; ещё одно s-выражение
;;; Комментарии
;;; Однострочные комментарии начинаются точкой с запятой. Четыре знака подряд
;;; используют для комментария всего файла, три для раздела, два для текущего
;;; определения; один для текущей строки. Например:
;;;; life.lisp
;;; То-сё - пятое-десятое. Оптимизировано для максимального бадабума и ччччч.
;;; Требуется для функции PoschitatBenzinIsRossiiVBelarus
(defun meaning (life)
"Возвращает смысл Жизни"
(let ((meh "abc"))
;; Вызывает бадабум
(loop :for x :across meh
:collect x))) ; сохранить значения в x, и потом вернуть
;;; А вот целый блок комментария можно использовать как угодно.
;;; Для него используются #| и |#
#| Целый блок комментария, который размазан
на несколько строк
#|
которые могут быть вложенными!
|#
|#
;;; Чем пользоваться
;;; Существует несколько реализаций: и коммерческих, и открытых.
;;; Все они максимально соответствуют стандарту языка.
;;; SBCL, например, добротен. А за дополнительными библиотеками
;;; нужно ходить в Quicklisp
;;; Обычно разработка ведется в текстовом редакторе с запущенным в цикле
;;; интерпретатором (в CL это Read Eval Print Loop). Этот цикл (REPL)
;;; позволяет интерактивно выполнять части программы вживую сразу наблюдая
;;; результат.
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 1. Базовые типы и операторы
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; Символы
'foo ; => FOO Символы автоматически приводятся к верхнему регистру.
;;; INTERN создаёт символ из строки.
(intern "AAAA") ; => AAAA
(intern "aaa") ; => |aaa|
;;; Числа
9999999999999999999999 ; целые
#b111 ; двоичные => 7
#o111 ; восьмеричные => 73
#x111 ; шестнадцатиричные => 273
3.14159s0 ; с плавающей точкой
3.14159d0 ; с плавающей точкой с двойной точностью
1/2 ; рациональные)
#C(1 2) ; комплексные
;;; Вызов функции пишется как s-выражение (f x y z ....), где f это функция,
;;; x, y, z, ... аругменты.
(+ 1 2) ; => 3
;;; Если вы хотите просто представить код как данные, воспользуйтесь формой QUOTE
;;; Она не вычисляет аргументы, а возвращает их как есть.
;;; Она даёт начало метапрограммированию
(quote (+ 1 2)) ; => (+ 1 2)
(quote a) ; => A
;;; QUOTE можно сокращенно записать знаком '
'(+ 1 2) ; => (+ 1 2)
'a ; => A
;;; Арифметические операции
(+ 1 1) ; => 2
(- 8 1) ; => 7
(* 10 2) ; => 20
(expt 2 3) ; => 8
(mod 5 2) ; => 1
(/ 35 5) ; => 7
(/ 1 3) ; => 1/3
(+ #C(1 2) #C(6 -4)) ; => #C(7 -2)
;;; Булевые
t ; истина; любое не-NIL значение `истинно`
nil ; ложь; а ещё пустой список () тоже `ложь`
(not nil) ; => T
(and 0 t) ; => T
(or 0 nil) ; => 0
;;; Строковые символы
#\A ; => #\A
#\λ ; => #\GREEK_SMALL_LETTER_LAMDA
#\u03BB ; => #\GREEK_SMALL_LETTER_LAMDA
;;; Строки это фиксированные массивы символов
"Hello, world!"
"Тимур \"Каштан\" Бадтрудинов" ; экранировать двойную кавычку обратным слешом
;;; Строки можно соединять
(concatenate 'string "ПРивет, " "мир!") ; => "ПРивет, мир!"
;;; Можно пройтись по строке как по массиву символов
(elt "Apple" 0) ; => #\A
;;; Для форматированного вывода используется FORMAT. Он умеет выводить, как просто значения,
;;; так и производить циклы и учитывать условия. Первый агрумент указывает куда отправить
;;; результат. Если NIL, FORMAT вернет результат как строку, если T результат отправиться
;;; консоль вывода а форма вернет NIL.
(format nil "~A, ~A!" "Привет" "мир") ; => "Привет, мир!"
(format t "~A, ~A!" "Привет" "мир") ; => NIL
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 2. Переменные
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; С помощью DEFVAR и DEFPARAMETER вы можете создать глобальную (динамческой видимости)
;;; переменную.
;;; Имя переменной может состоять из любых символов кроме: ()",'`;#|\
;;; Разница между DEFVAR и DEFPARAMETER в том, что повторное выполнение DEFVAR
;;; переменную не поменяет. А вот DEFPARAMETER меняет переменную при каждом вызове.
;;; Обычно глобальные (динамически видимые) переменные содержат звездочки в имени.
(defparameter *some-var* 5)
*some-var* ; => 5
;;; Можете использовать unicode.
(defparameter *КУКУ* nil)
;;; Доступ к необъявленной переменной - это непредсказуемое поведение. Не делайте так.
;;; С помощью LET можете сделать локальное связывание.
;;; В следующем куске кода, `я` связывается с "танцую с тобой" только
;;; внутри формы (let ...). LET всегда возвращает значение последней формы.
(let ((я "танцую с тобой")) я) ; => "танцую с тобой"
;;;-----------------------------------------------------------------------------;
;;; 3. Структуры и коллекции
;;;-----------------------------------------------------------------------------;
;;; Структуры
(defstruct dog name breed age)
(defparameter *rover*
(make-dog :name "rover"
:breed "collie"
:age 5))
*rover* ; => #S(DOG :NAME "rover" :BREED "collie" :AGE 5)
(dog-p *rover*) ; => T
(dog-name *rover*) ; => "rover"
;;; DEFSTRUCT автоматически создала DOG-P, MAKE-DOG, и DOG-NAME
;;; Пары (cons-ячейки)
;;; CONS создаёт пары. CAR и CDR возвращают начало и конец CONS-пары.
(cons 'SUBJECT 'VERB) ; => '(SUBJECT . VERB)
(car (cons 'SUBJECT 'VERB)) ; => SUBJECT
(cdr (cons 'SUBJECT 'VERB)) ; => VERB
;;; Списки
;;; Списки это связанные CONS-пары, в конце самой последней из которых стоит NIL
;;; (или '() ).
(cons 1 (cons 2 (cons 3 nil))) ; => '(1 2 3)
;;; Списки с произвольным количеством элементов удобно создавать с помощью LIST
(list 1 2 3) ; => '(1 2 3)
;;; Если первый аргумент для CONS это атом и второй аргумент список, CONS
;;; возвращает новую CONS-пару, которая представляет собой список
(cons 4 '(1 2 3)) ; => '(4 1 2 3)
;;; Чтобы объединить списки, используйте APPEND
(append '(1 2) '(3 4)) ; => '(1 2 3 4)
;;; Или CONCATENATE
(concatenate 'list '(1 2) '(3 4)) ; => '(1 2 3 4)
;;; Списки это самый используемый элемент языка. Поэтому с ними можно делать
;;; многие вещи. Вот несколько примеров:
(mapcar #'1+ '(1 2 3)) ; => '(2 3 4)
(mapcar #'+ '(1 2 3) '(10 20 30)) ; => '(11 22 33)
(remove-if-not #'evenp '(1 2 3 4)) ; => '(2 4)
(every #'evenp '(1 2 3 4)) ; => NIL
(some #'oddp '(1 2 3 4)) ; => T
(butlast '(subject verb object)) ; => (SUBJECT VERB)
;;; Вектора
;;; Вектора заданные прямо в коде - это массивы с фиксированной длинной.
#(1 2 3) ; => #(1 2 3)
;;; Для соединения векторов используйте CONCATENATE
(concatenate 'vector #(1 2 3) #(4 5 6)) ; => #(1 2 3 4 5 6)
;;; Массивы
;;; И вектора и строки это подмножества массивов.
;;; Двухмерные массивы
(make-array (list 2 2)) ; => #2A((0 0) (0 0))
(make-array '(2 2)) ; => #2A((0 0) (0 0))
(make-array (list 2 2 2)) ; => #3A(((0 0) (0 0)) ((0 0) (0 0)))
;;; Внимание: значение по-умолчанию элемента массива зависит от реализации.
;;; Лучше явно указывайте:
(make-array '(2) :initial-element 'unset) ; => #(UNSET UNSET)
;;; Для доступа к элементу в позиции 1, 1, 1:
(aref (make-array (list 2 2 2)) 1 1 1) ; => 0
;;; Вектора с изменяемой длиной
;;; Вектора с изменяемой длиной при выводе на консоль выглядят также,
;;; как и вектора, с константной длиной
(defparameter *adjvec* (make-array '(3) :initial-contents '(1 2 3)
:adjustable t :fill-pointer t))
*adjvec* ; => #(1 2 3)
;;; Добавление новых элементов
(vector-push-extend 4 *adjvec*) ; => 3
*adjvec* ; => #(1 2 3 4)
;;; Множества, это просто списки:
(set-difference '(1 2 3 4) '(4 5 6 7)) ; => (3 2 1)
(intersection '(1 2 3 4) '(4 5 6 7)) ; => 4
(union '(1 2 3 4) '(4 5 6 7)) ; => (3 2 1 4 5 6 7)
(adjoin 4 '(1 2 3 4)) ; => (1 2 3 4)
;;; Несмотря на все, для действительно больших объемов данных, вам нужно что-то
;;; лучше, чем просто связанные списки
;;; Словари представлены хеш таблицами.
;;; Создание хеш таблицы:
(defparameter *m* (make-hash-table))
;;; Установка пары ключ-значение
(setf (gethash 'a *m*) 1)
;;; Возврат значения по ключу
(gethash 'a *m*) ; => 1, T
;;; CL выражения умеют возвращать сразу несколько значений.
(values 1 2) ; => 1, 2
;;; которые могут быть распределены по переменным с помощью MULTIPLE-VALUE-BIND
(multiple-value-bind (x y)
(values 1 2)
(list y x))
; => '(2 1)
;;; GETHASH как раз та функция, которая возвращает несколько значений. Первое
;;; значение - это значение по ключу в хеш таблицу. Если ключ не был найден,
;;; возвращает NIL.
;;; Второе возвращаемое значение, указывает был ли ключ в хеш таблице. Если ключа
;;; не было, то возвращает NIL. Таким образом можно проверить, это значение
;;; NIL, или ключа просто не было.
;;; Вот возврат значений, в случае когда ключа в хеш таблице не было:
(gethash 'd *m*) ;=> NIL, NIL
;;; Можете задать значение по умолчанию.
(gethash 'd *m* :not-found) ; => :NOT-FOUND
;;; Давайте обработаем возврат несколько значений.
(multiple-value-bind (a b)
(gethash 'd *m*)
(list a b))
; => (NIL NIL)
(multiple-value-bind (a b)
(gethash 'a *m*)
(list a b))
; => (1 T)
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 3. Функции
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; Для создания анонимных функций используйте LAMBDA. Функций всегда возвращают
;;; значение последнего своего выражения. Как выглядит функция при выводе в консоль
;;; зависит от реализации.
(lambda () "Привет Мир") ; => #<FUNCTION (LAMBDA ()) {1004E7818B}>
;;; Для вызова анонимной функции пользуйтесь FUNCALL
(funcall (lambda () "Привет Мир")) ; => "Привет мир"
(funcall #'+ 1 2 3) ; => 6
;;; FUNCALL сработает и тогда, когда анонимная функция стоит в начале
;;; неэкранированного списка
((lambda () "Привет Мир")) ; => "Привет Мир"
((lambda (val) val) "Привет Мир") ; => "Привет Мир"
;;; FUNCALL используется, когда аргументы заранее известны.
;;; В противном случае используйте APPLY
(apply #'+ '(1 2 3)) ; => 6
(apply (lambda () "Привет Мир") nil) ; => "Привет Мир"
;;; Для обычной функции с именем используйте DEFUN
(defun hello-world () "Привет Мир")
(hello-world) ; => "Привет Мир"
;;; Выше видно пустой список (), это место для определения аргументов
(defun hello (name) (format nil "Hello, ~A" name))
(hello "Григорий") ; => "Привет, Григорий"
;;; Можно указать необязательные аргументы. По умолчанию они будут NIL
(defun hello (name &optional from)
(if from
(format t "Приветствие для ~A от ~A" name from)
(format t "Привет, ~A" name)))
(hello "Георгия" "Василия") ; => Приветствие для Георгия от Василия
;;; Можно явно задать значения по умолчанию
(defun hello (name &optional (from "Мира"))
(format nil "Приветствие для ~A от ~A" name from))
(hello "Жоры") ; => Приветствие для Жоры от Мира
(hello "Жоры" "альпаки") ; => Приветствие для Жоры от альпаки
;;; Можно также задать именованные параметры
(defun generalized-greeter (name &key (from "Мира") (honorific "Господин"))
(format t "Здравствуйте, ~A ~A, от ~A" honorific name from))
(generalized-greeter "Григорий")
; => Здравствуйте, Господин Григорий, от Мира
(generalized-greeter "Григорий" :from "альпаки" :honorific "гражданин")
; => Здравствуйте, Гражданин Григорий, от альпаки
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 4. Равенство или эквивалентность
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; У CL сложная система эквивалентности. Взглянем одним глазом.
;;; Для чисел используйте `='
(= 3 3.0) ; => T
(= 2 1) ; => NIL
;;; Для идентичености объектов используйте EQL
(eql 3 3) ; => T
(eql 3 3.0) ; => NIL
(eql (list 3) (list 3)) ; => NIL
;;; Для списков, строк, и битовых векторов - EQUAL
(equal (list 'a 'b) (list 'a 'b)) ; => T
(equal (list 'a 'b) (list 'b 'a)) ; => NIL
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 5. Циклы и ветвления
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; Ветвления
(if t ; проверямое значение
"случилась истина" ; если, оно было истинно
"случилась ложь") ; иначе, когда оно было ложно
; => "случилась истина"
;;; В форме ветвления if, все не-NIL значения это `истина`
(member 'Groucho '(Harpo Groucho Zeppo)) ; => '(GROUCHO ZEPPO)
(if (member 'Groucho '(Harpo Groucho Zeppo))
'yep
'nope)
; => 'YEP
;;; COND это цепочка проверок для нахождения искомого
(cond ((> 2 2) (error "мимо!"))
((< 2 2) (error "опять мимо!"))
(t 'ok)) ; => 'OK
;;; TYPECASE выбирает ветку исходя из типа выражения
(typecase 1
(string :string)
(integer :int))
; => :int
;;; Циклы
;;; С рекурсией
(defun fact (n)
(if (< n 2)
1
(* n (fact(- n 1)))))
(fact 5) ; => 120
;;; И без
(defun fact (n)
(loop :for result = 1 :then (* result i)
:for i :from 2 :to n
:finally (return result)))
(fact 5) ; => 120
(loop :for x :across "abc" :collect x)
; => (#\a #\b #\c #\d)
(dolist (i '(1 2 3 4))
(format t "~A" i))
; => 1234
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 6. Установка значений в переменные (и не только)
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; Для присвоения переменной нового значения используйте SETF. Это уже было
;;; при работе с хеш таблицами.
(let ((variable 10))
(setf variable 2))
; => 2
;;; Для функционального подхода в программировании, старайтесь избегать измений
;;; в переменных.
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 7. Классы и объекты
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; Никаких больше животных в примерах. Берем устройства приводимые в движение
;;; мускульной силой человека.
(defclass human-powered-conveyance ()
((velocity
:accessor velocity
:initarg :velocity)
(average-efficiency
:accessor average-efficiency
:initarg :average-efficiency))
(:documentation "Устройство движимое человеческой силой"))
;;; Аргументы DEFCLASS:
;;; 1. Имя класса
;;; 2. Список родительских классов
;;; 3. Список полей
;;; 4. Необязательная метаинформация
;;; Если родительские классы не заданы, используется "стандартный" класс
;;; Это можно *изменить*, но хорошенько подумайте прежде. Если все-таки
;;; решились вам поможет "Art of the Metaobject Protocol"
(defclass bicycle (human-powered-conveyance)
((wheel-size
:accessor wheel-size
:initarg :wheel-size
:documentation "Diameter of the wheel.")
(height
:accessor height
:initarg :height)))
(defclass recumbent (bicycle)
((chain-type
:accessor chain-type
:initarg :chain-type)))
(defclass unicycle (human-powered-conveyance) nil)
(defclass canoe (human-powered-conveyance)
((number-of-rowers
:accessor number-of-rowers
:initarg :number-of-rowers)))
;;; Если вызвать DESCRIBE для HUMAN-POWERED-CONVEYANCE то получите следующее:
(describe 'human-powered-conveyance)
; COMMON-LISP-USER::HUMAN-POWERED-CONVEYANCE
; [symbol]
;
; HUMAN-POWERED-CONVEYANCE names the standard-class #<STANDARD-CLASS
; HUMAN-POWERED-CONVEYANCE>:
; Documentation:
; A human powered conveyance
; Direct superclasses: STANDARD-OBJECT
; Direct subclasses: UNICYCLE, BICYCLE, CANOE
; Not yet finalized.
; Direct slots:
; VELOCITY
; Readers: VELOCITY
; Writers: (SETF VELOCITY)
; AVERAGE-EFFICIENCY
; Readers: AVERAGE-EFFICIENCY
; Writers: (SETF AVERAGE-EFFICIENCY)
;;; CL задизайнен как интерактивная система. В рантайме доступна информация о
;;; типе объектов.
;;; Давайте посчитаем расстояние, которое пройдет велосипед за один оборот колеса
;;; по формуле C = d * pi
(defmethod circumference ((object bicycle))
(* pi (wheel-size object)))
;;; PI - это константа в CL
;;; Предположим мы нашли, что критерий эффективности логарифмически связан
;;; с гребцами каноэ. Тогда вычисление можем сделать сразу при инициализации.
;;; Инициализируем объект после его создания:
(defmethod initialize-instance :after ((object canoe) &rest args)
(setf (average-efficiency object) (log (1+ (number-of-rowers object)))))
;;; Давайте проверим что получилось с этой самой эффективностью...
(average-efficiency (make-instance 'canoe :number-of-rowers 15))
; => 2.7725887
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; 8. Макросы
;;;-----------------------------------------------------------------------------
;;; Макросы позволяют расширить синаксис языка. В CL нет например цикла WHILE,
;;; но его проще простого реализовать на макросах. Если мы отбросим наши
;;; ассемблерные (или алгольные) инстинкты, мы взлетим на крыльях:
(defmacro while (condition &body body)
"Пока `условие` истинно, выполняется `тело`.
`Условие` проверяется перед каждым выполнением `тела`"
(let ((block-name (gensym)) (done (gensym)))
`(tagbody
,block-name
(unless ,condition
(go ,done))
(progn
,@body)
(go ,block-name)
,done)))
;;; Взглянем на более высокоуровневую версию этого макроса:
(defmacro while (condition &body body)
"Пока `условие` истинно, выполняется `тело`.
`Условие` проверяется перед каждым выполнением `тела`"
`(loop while ,condition
do
(progn
,@body)))
;;; В современных комиляторах LOOP так же эффективен как и приведенный
;;; выше код. Поэтому используйте его, его проще читать.
;;; В макросах используются символы ```, `,` и `@`. ``` - это оператор
;;; квазиквотирования - это значит что форма исполнятся не будет, а вернется
;;; как данные. Оператаор `,` позволяет исполнить форму внутри
;;; квазиквотирования. Оператор `@` исполняет форму внутри квазиквотирования
;;; но полученный список вклеивает по месту.
;;; GENSYM создаёт уникальный символ, который гарантировано больше нигде в
;;; системе не используется. Так надо потому, что макросы разворачиваются
;;; во время компиляции и переменные объявленные в макросе могут совпасть
;;; по имени с переменными в обычном коде.
;;; Дальнйешую информацию о макросах ищите в книгах Practical Common Lisp
;;; и On Lisp
Для чтения
На русском
На английском
Дополнительная информация
На русском
На английском
Благодарности в английской версии
Спасибо людям из Scheme за отличную статью, взятую за основу для Common Lisp.
- Paul Khuong за хорошую вычитку.