Лисп

Лисп

Семантика:	мультипарадигмальный: объектно-ориентированное, функциональное, процедурное программирование
Появился в:	1958 г.
Автор(ы):	Джон Маккарти
Типизация данных:	сильная, динамическая
Диалекты:	Common Lisp (CLOS), Scheme, Emacs lisp, Arc, Clojure, BEE Lisp
Повлиял на:	Лого, Smalltalk, Python, Ruby

Лисп (LISP, от англ. LISt Processing language — «обработка списков»; современное написание: Lisp) — семейство языков программирования, программы и данные в которых представляются системами линейных списков символов. Лисп является вторым в истории (после Фортрана) высокоуровневым языком программирования, который используется по сей день. Слово «lisp» имеет также значение «детский лепет», что не случайно, так как тематика, которая интересовала создателя Лиспа Джона Маккарти была тесным образом связана с исследованиями человеческой речи^{[источник не указан 5643 дня]}: Маккарти занимался исследованиями в области искусственного интеллекта и созданный им язык по сию пору является одним из основных средств моделирования различных аспектов ИИ.

Традиционный Лисп имеет динамическую систему типов. Язык является функциональным, но многие поздние версии обладают также чертами императивности, к тому же, имея полноценные средства символьной обработки становится возможным реализовать объектно-ориентированность, примером такой реализации является платформа CLOS.

Язык Лисп, наряду с языком Ada, прошел процесс фундаментальной стандартизации для использования в военном деле и промышленности, в результате чего появился стандарт Common Lisp. Его реализации существуют для большинства платформ.

Одной из базовых идей языка Lisp является представление каждого символа как узла многокоординатной символьной сети; при этом координаты, свойства, уровни сети записаны в так называемых слотах символа. Основные слоты:

• имя символа (основополагающее Аристотелево А=А из которого вырастает (-ли?) лямбда-исчисление),
• функциональный слот,
• слот-значение
• расширяемый список свойств (можно свободно расширить слотовую систему удобным для решения задачи способом).

Лисп имеет аппаратную реализацию т. н. Лисп-машина.

Синтаксис

Основной механизм Лиспа — инкапсулированная в список определяющая голова списка и подключённый к ней хвост списка, который рекурсивно также может быть списком. Лисп-машина способна воспринимать каждый поступающий на неё список на самом абстрактном уровне, например как мета-Лисп-машину, модифицирующую воспринимающую машину. В такой динамичной, высокоабстрактной среде можно реализовать как строго-научные системы, так и неисчислимое множество программистских трюков и генераторов всевозможных машин.

Любая программа на Лиспе состоит из последовательности выражений (форм). Результат работы программы состоит в вычислении этих выражений. Все выражения записываются в виде списков — одной из основных структур Лиспа, поэтому они могут легко быть созданы посредством самого языка. Это позволяет создавать программы, изменяющие другие программы или макросы, позволяющие существенно расширить возможности языка.

Внешне исходный код программы на Лиспе отличается обилием круглых скобок; редактирование программ значительно упрощается использованием текстового редактора, поддерживающего автоматическое выравнивание кода, подсветку соответствующих пар скобок и такие специальные команды, как «перейти через список вправо» и т. д.

Список является последовательностью элементов любого рода, в том числе других списков. Например, (1 3/7 'foo #'+) состоит из целого числа, рациональной дроби, символа foo и указателя на функцию сложения. Выражения представляются списками в префиксной записи: первый элемент должен быть формой, то есть функцией, оператором, макросом или специальным оператором; прочие элементы суть аргументы, передаваемые форме для обработки. Функция list возвращает список состоящий из её аргументов: например, (list 1 3/7 'foo #'+) возвращает список, упомянутый ранее. Если некоторые элементы являются выражениями, то сначала вычисляется их значение: (list 1 2 (list 1 2)) возвращает (1 2 (1 2)). Арифметические операторы действуют так же, например (+ 4 (* 2 3)) выдаёт 10.

Специальные операторы позволяют управлять последовательностью вычислений. С их помощью реализуются ветвления и циклы. Оператор if позволяет вычислить одно из двух выражений в зависимости от выполнения условия, которое тоже является выражением. Если его результат не nil, то вычисляется первый аргумент, иначе вычисляется второй. Например, (if nil (list 1 2 "foo") (list 3 4 "bar")) всегда возвращает (3 4 "bar").

Символьная природа языка (то есть отсутствие в символьном пространстве традиционной метрической геометрии расстояний, последовательностей и т. д) позволяет легко и продуктивно распараллеливать Лисп-процессы. Что нашло использование в сверхмощных телекоммуникационных, сетевых Лисп-системах.

При всей мощности символьного подхода, он не может занять место контининтуальных (нейро) систем (не-машин!) нейрокомпьютеров. Т. н. проблема образования категорий из сенсорных данных. (см. Harnad).

Примеры

Пример Куайн (программы, выводящей свой исходный код) на Лиспе:

((lambda (x) (list x (list 'quote x))) '(lambda (x) (list x (list 'quote x))))

Данная программа должна работать на большинстве диалектов Лиспа, в том числе и на Scheme.

Итеративная версия функции определения N-го числа Фибоначчи с использованием макроса Loop:

(defun fibonacci (n)
    (loop repeat n 
          for a = 1 then b 
          and b = 1 then (+ a b)
          finally (return a)))

Применение

Первые области применения Лиспа были связаны с символьной обработкой данных и процессами принятия решений.

Наиболее популярный сегодня диалект Коммон Лисп является универсальным языком программирования. Он широко используется в самых разных проектах: Интернет-серверы и службы, серверы приложений и клиенты, взаимодействующие с реляционными и объектными базами данных, научные расчёты и игровые программы.

Одно из направлений использования языка Lisp — его использование в качестве скриптового языка, автоматизирующего работу в ряде прикладных программ.

• Лисп используется как язык сценариев в САПР AutoCAD (диалект AutoLISP);
• Диалект SKILL используется для написания скриптов в САПР Virtuoso Platform компании Cadence Design Systems;
• Лисп является одним из базовых средств текстового редактора Emacs (Диалект EmacsLISP). По сути, большая часть Emacs написана на EmacsLISP, что даёт неограниченные возможности расширения функциональности;
• Лисп используется как язык сценариев в издательском программном обеспечении Interleaf/Quicksilver (диалект Interleaf Lisp);
• В оконном менеджере Sawfish применяется специальный диалект Лиспа Rep, который в значительной степени повторяет диалект Лиспа от Emacs;
• Диалект Scheme используется в качестве одного из скриптовых языков в графическом процессоре Gimp;
• Диалект GOAL используется для высокодинамичных трёхмерных игр;
• Лисп может использоваться для написания скриптов в аудиоредакторе Audacity.

Сферы применения Лиспа многообразны: наука и промышленность, образование и медицина, от декодирования генома человека до системы проектирования авиалайнеров.

Интересные факты

• Существует расшифровка названия LISP в виде рекурсивного акронима: LISP is Processing Language.
• Существуют альтернативные расшифровки названия LISP: Lots of Irritating Superfluous Parentheses («Много раздражающих лишних скобок») или Lost In Stupid Parentheses — намёки на особенности синтаксиса.

Литература

• Хювёнен Э., Сеппянен Й. Мир Лиспа. В 2-х т. / Пер. с финск.. — М.: Мир, 1990. — ISBN 5-03-001935-9 (руск.) ISBN 5-03-001336-9 ISBN 951-26-2787-9 (финск.)
• Х. Абельсон, Д. Сассман. Структура и интерпретация компьютерных программ. — Книга и курс лекций MIT. В качестве основного языка используется Scheme.

Ссылки

• lisp.ru — ресурсы по языку Лисп (учебники, статьи).
• lisp.ystok.ru — Лисп у «Истоков» (литература, ссылки, проекты с исходным кодом)
• pcl.catap.ru/doku.php — русский перевод книги Practical Common Lisp (англ.)
• Лисп для web — использование Лиспа для разработки web-приложений.
• lisper.ru — сайт, посвящённый Common Lisp, написанный на самом Common Lisp

Ссылки на английском

• John McCarthy. The robot and the baby
• lisp.org — ассоциация пользователей Лисп
• Emacs-режим для AutoLISP на ресурсе XArch от Райни Урбана (Reini Urban)
• Проекты SRI International’s Artificial Intelligence Center