2024-09-19 |欢迎您，第位读者！|

011 没人先生学习Lisp函数

没人先生

没人先生一直都在, 但是没人注意到他. 他从头到尾一直都在跟大家一起学习Lisp.

他感觉他跟Lisp中的函数很像, 天天都在, 每次都要用, 却还是有好多东西是不知道的. 他决定要好好学习一下Lisp中的函数.

函数的返回值

函数式编程一个重要的内涵就是值和值之间的替换,这个在Lisp中体现的淋漓尽致.每个函数的调用,放到一个表达式中,都与直接把函数的返回值放在那里是等价的.

函数可以返回任何数量以及任何类型的Lisp对象, 包括函数对象. 当函数返回多个值时, 推荐使用values来构造返回值, 而不是使用list, 当返回值是values, 可以直接使用第一个值, 也可以用multiple-value-bind来绑定返回值.

绑定多个值的方式如下:

1(multiple-value-bind (a b c) (values 1 2 3)
2  (list a b c))

记得我们可以把一个值替换为另外一个值

 1(defun values-func ()
 2  (values 1 2 3))
 3
 4(multiple-value-bind (a b c) (values-func)
 5  (format t "a: ~a, b: ~a, c: ~a~%" a b c))
 6;; a: 1, b: 2, c: 3
 7;; NIL
 8
 9(multiple-value-list (values-func))
10;; (1 2 3)

当我们直接使用上面的values-func时, 只会返回第一个值, 也就是1.

1(values-func)
2;; 1

如果我们使用explore-lisp来看Common-Lisp中的函数定义, 哪些返回空值的函数, 会返回(values), 而返回多个值的函数, 会返回(values ...). 照着这个来抄总是没错的.

就比如, floor函数的返回值是两个, 第一个是integer, 第二个是real, 这个是通过values来返回的. 请仔细看Delcared type和Derived type两个字段的描述.

 1(describe 'floor)
 2COMMON-LISP:FLOOR
 3  [symbol]
 4FLOOR names a compiled function:
 5  Lambda-list: (NUMBER &OPTIONAL (DIVISOR 1))
 6  Declared type: (FUNCTION (REAL &OPTIONAL REAL)
 7                  (VALUES INTEGER REAL &OPTIONAL))
 8  Derived type: (FUNCTION (T &OPTIONAL T)
 9                 (VALUES (OR NULL INTEGER) NUMBER &OPTIONAL))
10  Documentation:
11    Return the greatest integer not greater than number, or number/divisor.
12      The second returned value is (mod number divisor).
13  Known attributes: foldable, flushable, unsafely-flushable, movable
14  Source file: SYS:SRC;CODE;NUMBERS.LISP
15NIL

最后,我们还可以直接使用nth-value来获取返回值的第n个值.

1(nth-value 1 (values 1 2 3))
2;; 2

这个函数就很好地配合函数式编程的思想,可以很容易进行值和表达式的替换,而不需要引入额外的变量.

函数的参数

函数的参数定义方式:

必须参数;
&optional可选参数;
&key关键字参数;
&rest剩余参数;
&allow-other-keys允许其他关键字参数;

具体语法和使用方法可以参考CLCB中,这本书还有中文版.

1(defun test-func (a &optional b c &key d e &allow-other-keys)
2  (list a b c d e))

这里的optional和key可以同时使用,SBCL可能会报警,但是不影响使用.

产生函数

根据CLHS的定义,函数是一种表示当提供恰当个数的参数即可以执行的代码的对象.函数有几种来源:

函数表达式:function special form;
函数转换:function coerce
函数编译:function compile

函数`special form`

special form是一种特殊的语法形式, 这玩意看起来像是函数, 但却是解释器特殊处理的语法结构. 例如if和cond就是special form. 得益于聪明先生的聪明举动,可以在special operator中查看所有的special form, 一共有25个.

这里面的有一个function,是一个special form, 用来产生函数对象的.

1(function name)

或者使用#'来简写:

1#'name

因为Lisp的函数和变量可以用一样的符号,所以这个#'就是为了区分函数和变量的.

此外,function还可以接受一个lambda来产生一个函数对象.

1(setf func (function (lambda (x) (+ x 1))))
2(func 1)
3;; 2

总的来说,这个很平凡,我们记得在访问函数的时候明确使用#'就可以了.

函数`coerce`

这个函数是强制类型转换的意思,可以将一个对象转换为另外一个对象. 当我们使用coerce来转换一个函数对象时,会返回一个函数对象.

If the result-type is function, and object is any function name that is fbound but that is globally defined neither as a macro name nor as a special operator, then the result is the functional value of object. If the result-type is function, and object is a lambda expression, then the result is a closure of object in the null lexical environment.

1; 第一种情况,把一个函数名(不能是宏名或者特殊操作符)转换为函数对象,结果返回的是一个函数对象.
2(coerce 'car 'function)
3
4; 第二种情况,把一个lambda表达式转换为函数对象,结果返回的是一个**闭包**,这个闭包是在一个空的词法环境中的.
5(coerce #'(lambda (x) (+ x 1)) 'function)

函数`compile`

大部分函数都是表现为这一类,例如,文件被加载, 其中的函数就是这样,还可以直接调用compile来编译一个函数.

1(defun test-func (x)
2  (+ x 1))
3
4(compile 'test-func)
5
6(compiled-function-p #'test-func)
7;; T

函数调用

调用函数的三种方式:

funcall;
apply;
multiple-value-call.

`funcall`

funcall调用一个函数对象时,第一个参数是函数对象,后面的参数是函数的参数.

1(funcall #'(lambda (x) (+ x 1)) 1)
2;; 2

`apply`

apply调用一个函数对象时,函数对象之后的参数是一个列表,这个列表的元素是函数的参数.

1(apply #'(lambda (x y) (+ x y)) '(1 2))
2;; 3

`multiple-value-call`

multiple-value-call调用一个函数对象时,把每一个values都分别展开,然后作为参数传递给函数.

1(multiple-value-call #'(lambda (x y) (values (+ x y) (- x y))) 1 2)
2;; 3 -1
3
4(multiple-value-call #'+ (values 3 4) 2 1 (values 8 7 3))
5;; 28

总结

函数是一种对象,可以返回任何数量以及任何类型的Lisp对象, 包括函数对象;
函数的返回值推荐使用values来构造,此时直接调用返回第一个值,可使用multiple-value-bind来绑定返回值,或者使用nth-value来获取返回值的第n个值；
函数的参数定义方式有必须参数,可选参数,关键字参数,剩余参数,允许其他关键字参数;
函数的产生方式有函数表达式,函数转换,函数编译;
函数的调用方式有funcall, apply, multiple-value-call;
是谁学习了上面这些? 没有人.

011 没人先生学习Lisp函数

没人先生

函数的返回值

函数的参数

产生函数

函数special form

函数coerce

函数compile