对Lisp语法的直观认识

我遇到的每个LISP黑客，包括我自己，都认为Lisp中的所有括号都令人讨厌和奇怪。当然，一开始是这样的。不久之后，我们都得到了同样的顿悟：LISP的力量在于这些括号！在这篇文章中，我们将踏上一段通往那个顿悟的旅程。

假设我们正在创建一个让你画东西的程序。如果我们用JavaScript编写，我们可能会有如下函数：

DraPoint({x：0，y：1}，'；黄色'；)draLine({x：0，y：0}，{x：1，y：1}，'；蓝色'；)draCircle(point，Radius，'；；red'；)Rotate(Shape，90)...。

这意味着用户将能够向您的屏幕“发送”指令，您将看到他们的绘画栩栩如生。

好吧，假设我们设置了一个网络插座连接。我们可以收到来自用户的指令，如下所示：

要使其即时工作，一种选择是将代码字符串作为输入：

现在，用户可以发送"；draLine({x：0，y：0}，{x：1，y：1}，'；red'；)"；和bam：我们要画一条线！

但是…。你的蜘蛛感可能已经刺痛了。如果用户是恶意的，并且设法向我们发送了如下指令，该怎么办：

哦哦…。我们的cookie会被发送到iwill p3wn.com，而恶意用户确实会对我们进行攻击。我们不能用EVAL，太危险了。

这就是我们的问题所在：我们不能使用eval，但我们需要某种方式来接收任意指令。

我们可以将这些指令表示为JSON。我们可以将每个JSON指令映射到一个特殊的函数，这样我们就可以控制运行什么。以下是我们可以表示它的一种方式：

{说明：[{functionName："；drawLine"；，args：[{x：0，y：0}，{x：1，y：1}，"；Blue"；]}，]；}。

让我们看看能不能把这里清理干净。下面是我们的JSON：

{说明：[{functionName："；drawLine"；，args：[{x：0，y：0}，{x：1，y：1}，"；Blue"；]}，]；}。

因为每条指令都有functionName和args，所以我们不需要详细说明。我们可以这样写：

{说明：[["；DrawLine"；，{x：0，y：0}，{x：1，y：1}，"；Blue"；]]，}

好的!。我们将对象更改为支持数组。要处理这一点，我们只需要一条规则：指令的第一部分是函数名，其余部分是参数。如果我们把它写下来，我们的onMessage会是这样的：

WebSocket.onMessage(data=>；{const fns={drawLine：drawLine，...}；data.。说明.forEach(([fnName，...。Args])=>；fns\[fnName\](...。Args))；})。

DrawLine({x：0，y：0}，{x：1，y：1}，'；Blue'；)//与["；DrawLine"；，{x：0，y：0}，{x：1，y：1}]相同。

["；Rotate"；，["；DrawLine"；，{x：0，y：0}，{x：1，y：1}]，90]。

这里，Rotate指令有一个本身就是指令的参数！相当强大。令人惊讶的是，我们只需稍微调整代码即可使其正常工作：

WebSocket.onMessage(Data=>；{const fns={drawLine：drawLine，...}；const parseInstruction=(Ins)=>；{if(！Array.isArray(Ins)){//这必须是基元参数，如{x：0 y：0}return ins；}const[fName，...。Args]=INS；fns\[fName\](...。Args)；}；数据。指令.forEach(ParseInstruction)；})。

不错，我们引入了parseInstruction函数。我们可以递归地将parseInstruction应用于参数，并支持如下内容：

["；Rotate"；，["；Rotate"；，["；DrawLine"；，{x：0，y：0}，{x：1，y：1}]，90]]

{说明：[["；DrawLine"；，{x：0，y：0}，{x：1，y：1}]]，}。

我们可以有一个名为do的特殊指令，而不是顶级键，它运行它给出的所有指令。

WebSocket.onMessage(数据=>；{const fns={...。做：(……。Args)=>；args[args.length-1]，}；const parseInstruction=(INS)=>；{if(！Array.isArray(Ins)){//这必须是基元参数，如{x：0，y：0}return ins；}const[fName，...。Args]=ins；返回fns\[fName\](...。Args.map(ParseInstruction)；}；parseInstruction(指令)；})。

哦，哇，那太简单了。我们刚刚在FNS中添加了DO。现在我们可以支持这样的指令：

["；DO"；，["；DrawPoint"；，{x：0，y：0}]，["；Rotate"；，["；DrawLine"；，{x：0，y：0}，{x：1，y：1}]，90]]，]；

如果我们可以支持定义，我们的远程用户就可以编写一些非常有表现力的指令！让我们将代码转换为我们一直使用的数据结构：

["；def"；，"；Shape"；，["；DrawLine"；，{x：0，y：0}，{x：1，y：1}]]["；Rotate"；，"；Shape"；，90]。

没什么不好的！如果我们能支持这样的指令，我们就大功告成了！以下是方法：

WebSocket.onMessage(数据=>；{常量变量={}；常量fns={...。Def：(name，v)=>；{defs[name]=v；}，}；const parseInstruction=(Ins)=>；{if(Variables[Ins]){//这必须是某种变量，如"；Shape"；Return Variables[Ins]；}If(！Array.isArray(Ins)){//这必须是基元参数，如{x：0 y：0}return ins；}const[fName，...。Args]=ins；返回fns\[fName\](...。Args.map(ParseInstruction)；}；parseInstruction(指令)；})。

在这里，我们引入了一个Variables对象，它跟踪我们定义的每个变量。一个特殊的def函数会更新该Variables对象。现在我们可以运行以下指令：

["；do"；，["；def"；，"；Shape"；，["；DrawLine"；，{x：0，y：0}，{x：1，y：1}]]，["；旋转"；，"；Shape"；，90]，]；

让我们更上一层楼吧。如果我们让我们的远程用户定义他们自己的功能会怎么样？

Const draTriangle=function(Left，top，right，color){drawLine(Left，top，color)；draLine(top，right，color)；DrawLine(Left，Right，color)；}DrawTriangle(...)。

我们该怎么做呢？让我们再跟着我们的直觉走一遍。如果我们将其转录为我们的数据表示形式，则如下所示：

["；def"；，"；Drag三角形"；，["；FN"；，["；Left"；，"；，"；Right"；，"；color"；]，["；Do"；，["；DrawLine"；，"；Left"；，"；top"；，"；color"；]，["；drawLine"；，"；top"；，"；right"；，"；color"；]，["；drawLine"；，"；Left"；，"；right"；，"；color"；]，["；draTriangle"；，{x：0，y：0}，{x：3，y：3}，{x：6，y：0}，"；蓝色"；]，

我们所需要做的就是以某种方式解析这条指令，然后砰的一声，我们就可以开始了！

完成这项工作的关键是我们的[#34；fn"；，…]。指令。如果我们这样做会怎么样：

Const parseFnInstruction=(args，body，oldVariables)=>；{return(...。值)=>；{const newVariables={...。旧的变量，..。MapArgsWithValues(args，value)，}；return parseInstructions(Body，newVariables)；}；}；

当我们找到Fn指令时，我们运行parseFnInstruction。这将产生一个新的javascript函数。我们将使用该函数替换此处的DrawTriangle：

["；draTriangle"；，{x：0，y：0}，{x：3，y：3}，{x：6，y：0}，"；蓝色"；]。

[{x：0，y：0}，{x：3，y：3}，{x：6，y：0}，"；蓝色"；]。

将创建一个新的Variables对象，该对象包括函数参数到这些新提供的值的映射：

Const newVariables={...。旧变量，左侧：{x：0，y：0}，顶部：{x：3，y：3}，右侧：{x：6，y：0}，颜色："；蓝色"；，}。

["；Do"；，["；drawLine"；，"；Left"；，"；，"；color"；]，["；DrawLine"；，"；top"；，"；，"；color"；]，["；DrawLine"；]；，"；左"；，"；右"；，"；颜色"；]，]，

并使用我们的新变量通过parseInstructions运行它。这样，会将"；LEFT"；作为变量进行查找并映射到{x：0，y：0}。

让我们继续执行我们的计划吧。我们需要做的第一件事是让parseInstructions接受变量作为参数：

Const parseInstruction=(ins，变量)=>；{...。返回fn(...。Args.map((Arg)=>；parseInstruction(arg，变量)；}；parseInstruction(指令，变量)；

接下来，我们将添加一个特殊检查，以检测是否有“fn”指令：

Const parseInstruction=(ins，变量)=>；{...。Const[fName，...。Args]=ins；if(fName=="；fn"；){return parseFnInstruction...。参数，变量)；}...。返回fn(...。Args.map((Arg)=>；parseInstruction(arg，变量)；}；parseInstruction(指令，变量)；

Const mapArgsWithValues=(args，Values)=>；{return args.duce((res，k，idx)=>；{res[k]=values[idx]；return res；}，{})；}const parseFnInstructions=(args，body，oldVariables)=>；{return(...。值)=>；{const newVariables={...。旧的变量，..。MapArgsWithValues(args，value)}return parseInstructions(Body，newVariables)；}；}；

它完全按照我们说的那样工作。我们返回一个新函数。当它运行时，它：

Const parseInstruction=(ins，变量)=>；{...。Const[fName，...。Args]=ins；if(fName=="；fn"；){return makeFn(...。Args，Variables)；}const fn=fns[fName]||变量[fName]；返回fn(...。Args.map((Arg)=>；parseInstruction(arg，Variables)；

这里，由于fn现在既可以来自fn，也可以来自变量，所以我们同时检查两者。把所有这些放在一起，它就会起作用！

WebSocket.onMessage(Data=>；{const Variables={}；const fns={drawLine：DrawLine，DrawPoint：DrawPoint，Rotate：Rotate，Do：(...。Args)=>；args[args.length-1]，def：(name，v)=>；{变量[name]=v；}，}；const mapArgsWithValues=(args，value)=>；{return args.duce((res，k，idx)=>；{res[k]=values[idx]；return res；}，{})；}；Const parseFnInstruction=(args，body，oldVariables)=>；{return(...。值)=>；{const newVariables={...。旧的变量，..。MapArgsWithValues(args，Values)，}；return parseInstructions(body，newVariables)；}；}；const parseInstruction=(ins，Variables)=>；{if(Variables[Ins]){//这必须是某种变量返回变量[Ins]；}if(！Array.isArray(Ins)){//这必须是基元参数，如{x：0 y：0}return ins；}const[fName，...。Args]=ins；if(fName=="；fn"；){return parseFnInstruction...。Args，Variables)；}const fn=fns[fName]||变量[fName]；返回fn(...。Args.map((Arg)=>；parseInstruction(arg，变量)；}；parseInstruction(指令，变量)；})。

["；Do"；，["；def"；，"；draTriangle"；，["；FN"；，["；Left"；，"；top"；，"；Right"；，"；color"；]，["；Do"；，["；DrawLine"；，"；左侧"；，"；顶部"；，"；color"；]，["；DrawLine"；，"；顶部"；，"；右侧"；，"；颜色"；]，["；drawLine"；，"；左侧"；，"；右侧"；，"；color"；]，["；drawTriangle"；，{x：0，y：0}，{x：3，y：3}，{x：6，y：0}，"；蓝色"；]，["；drawTriangle"；，{x：6，y：6}，{x：10，y：10}，{x：6，y：16}，"；紫色"；]，])。

我们可以编写函数，我们可以定义变量，甚至可以创建我们自己的函数。如果我们仔细想想，我们刚刚创建了一种编程语言！

我们甚至可能会注意到一些有趣的事情。我们新的数组语言比JavaScript本身更有优势！

在JavaScript中，您可以通过编写const x=foo来定义变量。假设您希望将const“重写”为c。您不能这样做，因为const x=foo是JavaScript中的特殊语法。你不能改变这一点。

但是，在我们的数组语言中，根本没有语法！所有东西都只是数组。我们可以很容易地编写一些特殊的c指令，其工作方式与def类似。

如果我们仔细想想，就好像在Javascript中我们是客人，我们需要遵循语言设计者的规则。但在我们的数组语言中，我们是“共同所有者”。语言设计者编写的“内置”内容(“def”、“fn”)和我们编写的内容没有太大区别！(“Drawing Triangle”)。

还有另一个更响亮的胜利。如果我们的代码只是一堆数组，我们可以对代码做一些操作。我们可以编写生成代码的代码！

这是很难做到的。我们需要像babel这样的东西来解析我们的文件，并在AST之上工作，以确保我们安全地重写代码。

但是在我们的数组语言中，我们的代码只是数组！它很容易重写，除非：

将代码表示为数据不仅仅允许您轻松地操作代码。它还允许您的编辑器也这样做。例如，假设您正在编辑此代码：

如果您是了解这些数组的编辑，您可以告诉它：向右“展开”此区域：

突然之间，您编辑的不是字符，而是代码的结构。这就是所谓的结构化编辑2。它可以帮助你以雕刻家的速度移动，这也是当你的代码是数据时你将获得的众多胜利之一。

嗯，您碰巧发现的这种数组语言是…。是Lisp的一种实现不佳的方言！

["；Do"；，["；def"；，"；draTriangle"；，["；FN"；，["；Left"；，"；top"；，"；Right"；，"；color"；]，["；Do"；，["；DrawLine"；，"；左侧"；，"；顶部"；，"；color"；]，["；DrawLine"；，"；顶部"；，"；右侧"；，"；颜色"；]，["；drawLine"；，"；左侧"；，"；右侧"；，"；color"；]，["；drawTriangle"；，{x：0，y：0}，{x：3，y：3}，{x：6，y：0}，"；蓝色"；]，["；drawTriangle"；，{x：6，y：6}，{x：10，y：10}，{x：6，y：16}，"；紫色"；]，])

(DO(定义绘制三角形(FN[左上右上颜色](画线左上颜色)(画线右上颜色)(绘制三角形{：x0：y0}{：x3：y3}{：x6：y0}"；蓝色"；)(绘制三角形{：x6：y6}{：x10：y10}{：x6：y16}"；紫色"；)。

现在，如果我们同意操纵源代码的能力对我们来说很重要，那么什么样的语言最有利于支持它呢？

我们可以解决这个问题的一种方法是重新表述：我们如何才能使操作代码与操作代码中的数据一样直观？答案冒出来了：制作代码数据！这是一个多么激动人心的结论。如果我们关心操纵源代码，我们就会得到答案：代码必须是数据3。

如果代码必须是数据，那么我们可以使用什么样的数据表示呢？XML可以工作，JSON可以工作，不胜枚举。但是，如果我们试图找到最简单的数据结构，会发生什么呢？如果我们继续简化，我们就会滑向所有…中最简单的嵌套结构。清单！

它很有启发性，从某种意义上说，Lisp似乎是被“发现”的。这就像是优化问题的解决方案：如果您关心代码操作，那么您会倾向于使用Lisp。使用已发现的工具有一些令人敬畏的东西：谁知道，外星生命形式可能会使用Lisp！

这很令人兴奋，因为可能有更好的语法。我们不知道。在我看来，Ruby和Python在哪里做实验，试图带来LISP式的功能，没有括号。我认为这个问题还没有解决。也许你可以考虑一下，🙂。

您可以想象，如果您可以重写您的语言所用的代码，那么您的表现力会有多强。您将真正处于与语言设计人员相同的地位，并且您可以在该级别编写的抽象加起来可以节省您多年的工作。

感谢Daniel Woelfel，Alex Kotliarskyi，Sean Grove，Joe Averbukh，Irakli Safareli审阅这篇文章的草稿