“读者”的任务是什么？在 Lisp 解释期间？

Question

我想知道“读者”在解释/编译 Lisp 程序期间的目的，或者更准确地说，是“读者”的任务。

从我刚刚完成的问题前研究来看，在我看来，读者（特别是本例中的 Clojure）可以被视为“语法预处理器”。它的主要职责是读取器宏和原始形式的扩展。举两个例子：

'cheese         -->  (quote cheese)
{"a" 1 "b" 2}   -->  (array-map "a" 1 "b" 2)

读者接收程序文本（由 S 表达式组成），然后构建并返回可以直接计算的内存数据结构。

这与事实有多远（我是否过度简化了整个过程）？读者还执行哪些其他任务？考虑到 Lisps 的一个优点是它们的同像性（代码即数据），为什么需要词法分析（如果这确实与读者的工作相当）？

谢谢！

Answer 1

通常，Lisp 中的读取器读取 s 表达式并返回数据结构。 READ 是一个 I/O 操作：输入是字符流，输出是 Lisp 数据。

打印机则相反：它获取 Lisp 数据并将其输出为字符流。因此它还可以将 Lisp 数据打印到外部 s 表达式。

请注意，解释意味着特定的事物：通过解释器执行代码。但许多 Lisp 系统（包括 Clojure）都在使用编译器。计算 Lisp 形式的值的任务通常称为评估。评估可以通过解释、编译或两者的结合来实现。

S-Expression：符号表达式。数据的外部文本表示。外部意味着 s 表达式是您在文本文件、字符串等中看到的内容。因此 s 表达式由某些介质（通常是外部介质）上的字符组成。

Lisp 数据结构：符号、列表、字符串、数字、字符...

Reader：读取 s 表达式并返回 Lisp 数据结构。

请注意，s 表达式也用于对 Lisp 源代码进行编码。

在某些 Lisp 方言中，读取器是可编程的并且是表驱动的（通过所谓的读取表）。该读取表包含字符的读取器函数。例如，quote ' 字符绑定到一个读取表达式并返回 (list 'quote expression) 值的函数。数字字符 0..9 绑定到读取数字的函数（实际上这可能更复杂，因为某些 Lisp 允许以不同的基数读取数字）。

S-表达式提供数据结构的外部语法。

Lisp 程序是使用 s-表达式以外部形式编写的。但并非所有 s 表达式都是有效的 Lisp 程序：

(if a b c d e)   is usually not a valid Lisp program

Lisp 语法通常是在 Lisp 数据之上定义的。

例如，IF 具有以下语法（在 Common Lisp 中 http://www.lispworks. com/documentation/HyperSpec/Body/s_if.htm ）：

if test-form then-form [else-form]

因此它需要一个测试表单、一个 then 表单和一个可选的 else 表单。

作为 s 表达式，以下是有效的 IF 表达式：

(if (foo) 1 2)
(if (bar) (foo))

但由于 Lisp 程序是形式，我们也可以使用 Lisp 程序构造这些形式：

(list 'if '(foo) 1 2) 是一个返回有效 IF 形式的 Lisp 程序。

CL-USER 24 > (describe (list 'if '(foo) 1 2))

(IF (FOO) 1 2) is a LIST
0      IF
1      (FOO)
2      1
3      2

例如，可以使用 EVAL 执行该列表。 EVAL 需要列表形式 - 而不是 s 表达式。请记住，s 表达式只是一种外部表示。要创建 Lisp 表单，我们需要阅读它。

这就是为什么说代码就是数据。 Lisp 形式被表示为内部 Lisp 数据结构：列表、符号、数字、字符串……在大多数其他编程语言中，代码是原始文本。在 Lisp 中，s 表达式是原始文本。当使用 READ 函数读取时，s 表达式将转换为数据。

因此，Lisp 中的基本交互顶层称为 REPL，即 Read Eval Print Loop。
它是一个重复读取 s 表达式、计算 lisp 形式并打印它的循环：

READ :  s-expression ->  lisp data
EVAL :  lisp form    ->  resulting lisp data
PRINT:  lisp data    ->  s-expression

所以最原始的 REPL 是：

(loop (print (eval (read))))

因此，从概念的角度来看，为了回答你的问题，在评估期间读者什么都不做。不参与评价。评估由函数 EVAL 完成。读取器是通过调用 READ 来调用的。由于 EVAL 使用 Lisp 数据结构作为输入（而不是 s 表达式），因此在对 Lisp 表单求值之前运行读取器（例如通过解释或编译并执行它）。