لغة البرمجة ليسب

منذ نشأتها، ارتبطت لغة ليسب ارتباطًا وثيقًا بمجتمع أبحاث الذكاء الاصطناعي ، لا سيما على أنظمة PDP-10 ^{[ 23 ]} . استُخدمت ليسب كتطبيق للغة مايكرو بلانر ، التي استُخدمت بدورها في نظام الذكاء الاصطناعي الشهير SHRDLU . في سبعينيات القرن الماضي، ومع ازدياد فروع أبحاث الذكاء الاصطناعي التجارية، أصبح أداء أنظمة ليسب الحالية مشكلة متنامية، إذ بات لزامًا على المبرمجين الإلمام بتداعيات الأداء المترتبة على مختلف التقنيات والخيارات المستخدمة في تطبيق ليسب. ^{[ 24 ]}

على مدار تاريخها الممتد لستين عامًا، أنتجت لغة ليسب العديد من الصيغ المختلفة للغة التعبيرية S. وقد تم توحيد بعض هذه الصيغ وتطبيقها من قبل مجموعات مختلفة ذات أولويات متباينة (على سبيل المثال، لكل من Common Lisp و Scheme تطبيقات متعددة). مع ذلك، في حالات أخرى، يُعرّف مشروع برمجي لغة ليسب دون معيار موحد، ولا يوجد تمييز واضح بين اللهجة والتطبيق (على سبيل المثال، تندرج Clojure و Emacs Lisp ضمن هذه الفئة).

قد تكون الاختلافات بين اللهجات (أو التطبيقات) واضحةً تمامًا؛ فعلى سبيل المثال، تستخدم لغة Common Lisp الكلمة المفتاحية ` defunname` لتسمية الدوال، بينما تستخدم لغة Scheme الكلمة المفتاحية `name` define. ^{[ ملاحظة 2 ]} ضمن اللهجة الموحدة، تدعم التطبيقات المتوافقة نفس اللغة الأساسية، ولكن مع إضافات ومكتبات مختلفة. وهذا يُحدث أحيانًا تغييرات واضحة عن اللغة الأساسية؛ فعلى سبيل المثال، تستخدم لغة Guile (وهي تطبيق للغة Scheme) الكلمة المفتاحية ` define*name` لإنشاء الدوال التي يمكن أن تحتوي على وسائط افتراضية أو وسائط مفتاحية ، وكلاهما غير موحد.

اللهجات ذات الأهمية التاريخية

• LISP 1 ^{[ 25 ]} – التنفيذ الأول.
• LISP 1.5 ^{[ 26 ]} – أول إصدار تم توزيعه على نطاق واسع، تم تطويره بواسطة مكارثي وآخرين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. وقد سُمي بهذا الاسم لأنه احتوى على العديد من التحسينات على مترجم "LISP 1" الأصلي، ولكنه لم يكن إعادة هيكلة رئيسية كما كان مخططًا له في LISP 2 .
• ستانفورد ليسب 1.6 ^{[ 27 ]} – لغة برمجة خلفت ليسب 1.5، طُوّرت في مختبر الذكاء الاصطناعي بجامعة ستانفورد ، ووُزّعت على نطاق واسع لأنظمة PDP-10 التي تعمل بنظام التشغيل TOPS-10 . وقد أصبحت قديمة الطراز مع ظهور ماك ليسب وإنتر ليسب.
• ماكليسب ^{[ 28 ]} – طُوِّرت ماكليسب لمشروع ماك التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وهي امتداد مباشر للغة ليسب 1.5. كانت تعمل على أنظمة PDP-10 و Multics . لاحقًا، عُرفت ماكليسب باسم ماكليسب، ويُشار إليها غالبًا بهذا الاسم. لا علاقة لكلمة "ماك" في ماكليسب بنظام ماكنتوش من شركة أبل أو شركة مكارثي .
• Interlisp ^{[ 29 ]} – طُوِّرت في شركة BBN Technologies لأنظمة PDP-10 التي تعمل بنظام التشغيل TENEX ، ثم اعتُمدت لاحقًا كلغة Lisp "الساحل الغربي" لأجهزة Xerox Lisp تحت اسم InterLisp-D. ونُشرت نسخة مصغرة منها باسم "InterLISP 65" لأجهزة Atari ذات 8 بت التي تعمل بمعالج MOS Technology 6502. وكانت لغتا Maclisp وInterLisp منافستين قويتين.
• فرانز ليسب – في الأصل مشروع لجامعة كاليفورنيا، بيركلي ؛ تم تطويره لاحقًا بواسطة شركة فرانز. الاسم هو تشويه فكاهي لاسم " فرانز ليست "، ولا يشير إلى أليجرو كومون ليسب ، وهي لهجة من لغة كومون ليسب التي باعتها شركة فرانز في السنوات الأخيرة.
• لغة muLISP – طُوِّرت في البداية بواسطة ألبرت د. ريتش وديفيد ستاوتمير لأنظمة الحواسيب الصغيرة. أُتيحت تجاريًا عام 1979، وكانت تعمل على أنظمة CP/M بذاكرة وصول عشوائي (RAM) لا تتجاوز 64 كيلوبايت، ثم نُقلت لاحقًا إلى نظام MS-DOS. توقف تطوير نسخة MS-DOS عام 1995. كُتب برنامج "Derive" الرياضي بلغة muLISP لنظام MS-DOS، ثم لنظام Windows حتى عام 2007.
• لغة XLISP ، التي استندت إليها لغة AutoLISP .
• تم استخدام Standard Lisp و Portable Standard Lisp على نطاق واسع ونقلها، خاصة مع نظام الجبر الحاسوبي REDUCE.
• لغة زيتا ليسب ، والتي تُسمى أيضاً لغة ليسب للآلات، تُستخدم على آلات ليسب ، وهي سليل مباشر للغة ماك ليسب. كان لزيتا ليسب تأثير كبير على لغة كومون ليسب.
• LeLisp هي لهجة فرنسية من لغة Lisp. وقد كُتب أحد أوائل برامج بناء الواجهات (المسمى واجهة SOS ^{[ 30 ] ) بلغة LeLisp.}
• مخطط (1975). ^{[ 31 ]}
• لغة Common Lisp (1984)، كما ورد في كتاب Common Lisp the Language ، هي عبارة عن دمج لعدة محاولات متباينة (ZetaLisp، و Spice Lisp ، و NIL ، و S-1 Lisp ) لإنشاء لهجات لاحقة ^{[ 32 ]} للغة Maclisp، مع تأثيرات جوهرية من لهجة Scheme أيضًا. كانت هذه النسخة من Common Lisp متاحة لمجموعة واسعة من المنصات، وقد اعتُمدت من قِبل الكثيرين كمعيار فعلي ^{[ 33 ]} حتى صدور معيار ANSI Common Lisp (ANSI X3.226-1994). من بين اللهجات الفرعية الأكثر انتشارًا للغة Common Lisp: Steel Bank Common Lisp (SBCL)، وCMU Common Lisp (CMU-CL)، وClozure OpenMCL (لا تخلط بينها وبين Clojure!)، وGNU CLisp، والإصدارات اللاحقة من Franz Lisp؛ جميعها تلتزم بمعيار ANSI CL اللاحق (انظر أدناه).
• كان برنامج Dylan في نسخته الأولى مزيجًا من لغة Scheme مع نظام كائنات Common Lisp.
• EuLisp – محاولة لتطوير لغة Lisp جديدة فعالة ومنقحة.
• ISLISP – محاولة لتطوير لغة Lisp جديدة فعالة ومنقحة. تم توحيدها كمعيار ISO/IEC 13816:1997 ^{[ 34 ]} وتم تنقيحها لاحقًا كمعيار ISO/IEC 13816:2007: ^{[ 35 ]} تكنولوجيا المعلومات – لغات البرمجة، وبيئاتها، وواجهات برامج النظام – لغة البرمجة ISLISP .
• مخطط IEEE - معيار IEEE، 1178-1990 (R1995).
• معيار ANSI Common Lisp هو معيار صادر عن المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) للغة Common Lisp، أنشأته اللجنة الفرعية X3J13 ، التي تأسست ^{[ 36 ]} انطلاقًا من كتاب Common Lisp: The Language كوثيقة أساسية، والعمل من خلال عملية توافق آراء عامة لإيجاد حلول للمشاكل المشتركة المتعلقة بقابلية نقل البرامج وتوافق تطبيقات Common Lisp. وعلى الرغم من كونه معيارًا رسميًا من معايير ANSI، إلا أن تطبيق معيار ANSI Common Lisp وبيعه واستخدامه وتأثيره كان ولا يزال منتشرًا في جميع أنحاء العالم.
• ACL2 أو "منطق حسابي للغة Common Lisp التطبيقية"، هي نسخة تطبيقية (خالية من الآثار الجانبية) من لغة Common LISP. تُعد ACL2 لغة برمجة قادرة على نمذجة أنظمة الحاسوب، وأداة للمساعدة في إثبات خصائص تلك النماذج.
• Clojure ، وهي لهجة حديثة من لغة Lisp يتم تجميعها إلى آلة Java الافتراضية وتركز بشكل خاص على التزامن .
• لغة برمجة ألعاب الفيديو الموجهة نحو التجميع (GOAL) هي لغة برمجة طورها آندي جافين في شركة نوتي دوغ . كُتبت باستخدام لغة أليجرو كومون ليسب، واستُخدمت في تطوير سلسلة ألعاب جاك ودكستر بأكملها التي طورتها شركة نوتي دوغ.

بعد أن شهدت لغة Lisp تراجعًا إلى حد ما في التسعينيات، فقد شهدت عودة الاهتمام بها بعد عام 2000. وقد تركزت معظم الأنشطة الجديدة حول تطبيقات Common Lisp و Scheme و Emacs Lisp و Clojure و Racket ، وتشمل تطوير مكتبات وتطبيقات محمولة جديدة.

استلهم العديد من مبرمجي لغة ليسب الجدد من كتابات بول غراهام وإريك إس. ريموند، فتوجهوا إلى تعلم لغة اعتبرها آخرون قديمة. وكثيراً ما يصف مبرمجو ليسب الجدد هذه اللغة بأنها تجربة مُلهمة، ويدّعون أنهم أكثر إنتاجية بكثير من اللغات الأخرى. ^{[ 37 ]} ويمكن مقارنة هذا الوعي المتزايد بفترة ركود الذكاء الاصطناعي ، وما شهدته ليسب من ازدهار وجيز في منتصف التسعينيات. ^{[ 38 ]}

اعتبارًا من عام 2010كان هناك أحد عشر تطبيقًا نشطًا للغة Common Lisp. ^{[ 39 ]}

أنشأ مجتمع المصادر المفتوحة بنية تحتية داعمة جديدة: CLiki عبارة عن ويكي يجمع معلومات متعلقة بلغة Common Lisp، ودليل Common Lisp يسرد الموارد، وقناة #lisp هي قناة IRC شائعة تسمح بمشاركة مقاطع الشفرة والتعليق عليها (بدعم من lisppaste، وهو روبوت IRC مكتوب بلغة Lisp)، وPlanet Lisp ^{[ 40 ]} يجمع محتويات مدونات متنوعة متعلقة بلغة Lisp، وفي LispForum ^{[ 41 ]} يناقش المستخدمون مواضيع Lisp، وLispjobs ^{[ 42 ]} هي خدمة للإعلان عن فرص العمل، وهناك خدمة إخبارية أسبوعية، Weekly Lisp News . Common-lisp.net هو موقع استضافة لمشاريع Common Lisp مفتوحة المصدر. Quicklisp ^{[ 43 ]} هو مدير مكتبات للغة Common Lisp.

احتُفل بمرور خمسين عامًا على لغة ليسب (1958-2008) في مؤتمر LISP50@OOPSLA. ^{[ 44 ]} تُعقد اجتماعات دورية للمستخدمين المحليين في بوسطن وفانكوفر وهامبورغ. وتشمل الفعاليات الأخرى الاجتماع الأوروبي للغة ليسب المشتركة، وندوة ليسب الأوروبية، ومؤتمر ليسب الدولي.

يُحافظ مجتمع لغة Scheme بنشاط على أكثر من عشرين تطبيقًا . وقد طُوّرت العديد من التطبيقات الجديدة الهامة (Chicken، Gambit، Gauche، Ikarus، Larceny، Ypsilon) خلال العقد الأول من الألفية الثانية. حظي معيار Scheme، وهو التقرير ^الخامس المنقح حول لغة Scheme الخوارزمية ^{[ 45 ]،} بقبول واسع في مجتمع Scheme. وقد أسفرت عملية طلبات تطبيق Scheme عن إنشاء العديد من المكتبات والامتدادات شبه القياسية للغة. وتستمر مجتمعات مستخدمي تطبيقات Scheme الفردية في النمو. بدأت عملية جديدة لتوحيد اللغة في عام 2003، وأدت إلى معيار ^R6RS Scheme في عام 2007. ويبدو أن استخدام Scheme أكاديميًا في تدريس علوم الحاسوب قد تراجع نوعًا ما. فبعض الجامعات لم تعد تستخدم Scheme في مقرراتها التمهيدية في علوم الحاسوب؛ ^{[ 46 ] [ 47 ]} ويستخدم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) الآن لغة Python بدلًا من Scheme في برنامج علوم الحاسوب الجامعي ودورة MITx المفتوحة عبر الإنترنت. ^{[ 48 ] [ 49 ]}

توجد عدة لهجات جديدة للغة ليسب: Arc و Hy و Nu وLiskell و LFE (إرلانج بنكهة ليسب). أما محلل لغة جوليا فهو مكتوب بلغة فيمتوليسب، وهي لهجة من لغة سكيم (جوليا مستوحاة من سكيم، التي بدورها لهجة من ليسب).

في أكتوبر 2019، أصدر بول غراهام مواصفات لـ Bel ، "لهجة جديدة من لغة Lisp".

تم توحيد اللهجات الرسمية للغة Lisp: R6RS Scheme و R7RS Scheme و IEEE Scheme و ^{[ 59 ]} ANSI Common Lisp و ISO ISLISP .

لغة ليسب هي لغة تعبيرية . على عكس معظم اللغات الأخرى، لا يوجد تمييز بين "التعبيرات" و "العبارات" ؛ فجميع التعليمات البرمجية والبيانات تُكتب كتعبيرات. عند تقييم تعبير ما ، ينتج عنه قيمة (أو قيم متعددة)، والتي يمكن تضمينها في تعبيرات أخرى. يمكن أن تكون كل قيمة من أي نوع بيانات.

قدّمت ورقة مكارثي البحثية عام 1958 نوعين من بناء الجملة: التعبيرات الرمزية ( S-expressions ، sexps)، التي تعكس التمثيل الداخلي للشيفرة والبيانات؛ والتعبيرات الوصفية ( M-expressions )، التي تعبر عن وظائف التعبيرات الرمزية. لم تلقَ التعبيرات الوصفية رواجًا، وتستخدم جميع لغات ليسب تقريبًا اليوم التعبيرات الرمزية لمعالجة كل من الشيفرة والبيانات.

يُعدّ استخدام الأقواس أبرز ما يُميّز لغة ليسب عن لغات البرمجة الأخرى. ونتيجةً لذلك، أطلق الطلاب عليها منذ زمنٍ طويل ألقابًا مثل " ضائعة في أقواس غبية" أو "الكثير من الأقواس الزائدة المزعجة" . ^{[ 66 ]} مع ذلك، يُعزى جزء كبير من قوة ليسب إلى صيغة التعبيرات S: فهي بسيطة ومتسقة، مما يُسهّل معالجتها بواسطة الحاسوب. لكن صيغة ليسب لا تقتصر على تدوين الأقواس التقليدي، بل يُمكن توسيعها لتشمل تدوينات بديلة. على سبيل المثال، XMLisp هي امتداد للغة Common Lisp يستخدم بروتوكول الكائنات الوصفية لدمج التعبيرات S مع لغة الترميز القابلة للتوسيع ( XML ).

يمنح الاعتماد على التعابير لغة ليسب مرونةً كبيرة. ولأن دوال ليسب تُكتب على شكل قوائم، يُمكن معالجتها تمامًا كالبيانات. وهذا يُسهّل كتابة برامج تُعالج برامج أخرى ( البرمجة الوصفية ). تستغل العديد من لهجات ليسب هذه الميزة باستخدام أنظمة الماكرو، مما يُتيح توسيع اللغة بلا حدود تقريبًا.

تُكتب قائمة Lisp بحيث تُفصل عناصرها بمسافات بيضاء ، وتُحاط بأقواس. على سبيل المثال، هي قائمة عناصرها هي الذرات الثلاث و و . هذه القيم مُحددة النوع ضمنيًا: فهي على التوالي عددان صحيحان ونوع بيانات خاص بلغة Lisp يُسمى "رمزًا"، ولا يلزم تعريفها على هذا النحو.(12foo)12foo

تُمثَّل القائمة الفارغة ()أيضًا بالذرة الخاصة nil. وهي الكيان الوحيد في لغة ليسب الذي يُمثِّل ذرة وقائمة في آنٍ واحد.

تُكتب التعابير على شكل قوائم، باستخدام تدوين البادئة . العنصر الأول في القائمة هو اسم دالة، أو اسم ماكرو، أو تعبير لامدا، أو اسم "عامل خاص" (انظر أدناه). أما باقي القائمة فهي الوسائط. على سبيل المثال، listتُرجع الدالة وسائطها كقائمة، لذا فإن التعبير

( القائمة 1 2 ( اقتباس foo ))

يُقيّم إلى القائمة . علامة الاقتباس قبل في المثال السابق هي "عامل خاص" يُعيد وسيطه دون تقييمه. تُقيّم أي تعبيرات غير مُقتبسة بشكل متكرر قبل تقييم التعبير المُحيط بها. على سبيل المثال،(12foo)foo

( القائمة 1 2 ( القائمة 3 4 ))

تُقيّم الدالة إلى قائمة . الوسيط الثالث هو قائمة؛ ويمكن أن تكون القوائم متداخلة.(12(34))

تُعامل عوامل التشغيل الحسابية بشكل مماثل. التعبير

( + 1 2 3 4 )

يُقيّم إلى 10. المكافئ في التدوين الوسطي سيكون " ".1+2+3+4

لا يوجد في لغة ليسب مفهومٌ للمعاملات كما هو مُطبَّق في اللغات المُشتقة من لغة ALGOL . المعاملات الحسابية في ليسب هي دوالٌ متغيرة الوسائط (أو دوالٌ من الرتبة n )، قادرة على أخذ أي عدد من الوسائط. يُطبَّق أحيانًا معامل الزيادة '++' على نمط لغة C تحت اسم incfيُعطي الصيغة.

( زيادة x )

مكافئ لـ (setq x (+ x 1))، إرجاع القيمة الجديدة لـ x.

تُوفّر "المعاملات الخاصة" (التي تُسمى أحيانًا "الصيغ الخاصة") بنية التحكم في لغة ليسب. على سبيل المثال، ifيأخذ المعامل الخاص ثلاثة وسائط. إذا كان الوسيط الأول غير فارغ، فإنه يُقيّم إلى الوسيط الثاني؛ وإلا، فإنه يُقيّم إلى الوسيط الثالث. وبالتالي، فإن التعبير

( إذا كانت القائمة 1 2 "foo" فارغة ) ( القائمة 3 4 "bar" ))

يُقيّم إلى . بالطبع، سيكون هذا أكثر فائدة لو تم استبدال التعبير بتعبير غير تافه بدلاً من .(34"bar")nil

توفر لغة ليسب أيضًا عوامل منطقية هي "و" و "أو " و" ليس" . يقوم العاملان " و" و "أو" بتقييم مختصر، حيث يُرجعان الوسيط الأول بقيمة فارغة (nil) والوسيط الأول بقيمة غير فارغة (non-nil) على التوالي.

( أو ( و "صفر" لا شيء "أبدًا" ) "جيمس" 'مهمة 'وقت )

سيتم تقييمها إلى "جيمس".

يُستخدم عامل خاص آخر، lambda، لربط المتغيرات بالقيم التي تُقيّم لاحقًا ضمن تعبير. يُستخدم هذا العامل أيضًا لإنشاء الدوال: وسائط الدالة lambdaهي قائمة من الوسائط، والتعبير أو التعبيرات التي تُقيّمها الدالة (القيمة المُعادة هي قيمة آخر تعبير تم تقييمه).

( lambda ( arg ) ( + arg 1 ))

يُقيّم التعبير إلى دالة، عند تطبيقها، تأخذ وسيطًا واحدًا، وتربطه برقم، argثم تُرجع العدد الأكبر من ذلك الوسيط بواحد. لا تُعامل تعابير لامدا بشكل مختلف عن الدوال المُسماة؛ إذ يتم استدعاؤها بنفس الطريقة. لذلك، فإن التعبير

(( lambda ( arg ) ( + arg 1 )) 5 )

يتم تقييمها إلى 6. هنا، نقوم بتطبيق دالة: نقوم بتنفيذ الدالة المجهولة عن طريق تمرير القيمة 5 إليها.

يتم إنشاء الدوال المسماة عن طريق تخزين تعبير لامدا في رمز باستخدام ماكرو defun.

( ديفون فو ( أ ب ج د ) ( + أ ب ج د ))

(defunf(a)b...)يُعرّف هذا الأمر دالة جديدة باسم معين fفي البيئة العامة. وهو مشابه من حيث المفهوم للتعبير التالي:

( setf ( fdefinition 'f ) #' ( lambda ( a ) ( block f b... )))

يُستخدم الماكرو ` where` setfلتعيين قيمة الوسيط الأول لكائن دالة جديد. ` where` هو تعريف دالة عام للدالة المسماة ` .` هو اختصار لعامل خاص، يُعيد كائن دالة.fdefinition'ffdefinitionf#'function

في لغة ليسب الأصلية، كان هناك نوعان أساسيان من البيانات : الذرات والقوائم. القائمة عبارة عن تسلسل مُرتب ومحدود من العناصر، حيث يكون كل عنصر إما ذرة أو قائمة، والذرة عبارة عن رقم أو رمز. الرمز هو في الأساس عنصر فريد مُسمى، يُكتب كسلسلة أبجدية رقمية في شفرة المصدر ، ويُستخدم إما كاسم متغير أو كعنصر بيانات في المعالجة الرمزية . على سبيل المثال، تحتوي القائمة على ثلاثة عناصر: الرمز ، والقائمة ، والرقم 2.(FOO(BAR1)2)FOO(BAR1)

تُنفَّذ قائمة Lisp كقائمة مرتبطة أحادية . ^{[ 67 ]} تُسمى كل خلية في هذه القائمة cons (في Scheme، زوجًا ) وتتكون من مؤشرين ، يُسميان car و cdr . وهما مكافئان على التوالي للحقلين dataو nextالمذكورين في مقالة القائمة المرتبطة .

من بين العديد من هياكل البيانات التي يمكن بناؤها باستخدام خلايا cons، يُعدّ ما يُسمى بالقائمة الصحيحة أحد أبسطها . تتكون القائمة الصحيحة إما من nilالرمز الخاص (قائمة فارغة)، أو من cons حيث carيشير العنصر الأول إلى بيانات (والتي قد تكون بنية cons أخرى، مثل قائمة)، ويشير العنصر الثاني cdrإلى قائمة صحيحة أخرى.

إذا اعتُبر عنصر معين رأسًا لقائمة مرتبطة، فإنّ مؤشره car يشير إلى العنصر الأول في القائمة، بينما يشير مؤشره cdr إلى باقي عناصرها. ولهذا السبب، تُسمى الدالتان و أيضًا carعند الإشارة إلى عناصر تُشكّل جزءًا من قائمة مرتبطة (بدلًا من شجرة، على سبيل المثال).cdrfirstrest

لذا، فإن قائمة Lisp ليست كائنًا ذريًا، كما هو الحال مع مثيل فئة حاوية في C++ أو Java. القائمة ليست سوى مجموعة من العناصر المرتبطة. المتغير الذي يشير إلى قائمة معينة هو ببساطة مؤشر إلى أول عنصر في القائمة. يمكن اجتياز القائمة عن طريق تمرير عناصرها لأسفل؛ أي أخذ تمريرات متتالية لزيارة كل عنصر؛ أو باستخدام أي من الدوال العليا لرسم دالة على القائمة.

نظرًا لأن المجاميع والقوائم شائعة الاستخدام في أنظمة لغة ليسب، فمن الشائع الاعتقاد خطأً بأنها هياكل البيانات الوحيدة في ليسب. في الواقع، تحتوي جميع لغات ليسب، باستثناء أبسطها، على هياكل بيانات أخرى، مثل المتجهات ( المصفوفات )، وجداول التجزئة ، والهياكل، وما إلى ذلك.

تمثل التعبيرات S قوائم

تمثل تعابير S بين قوسين هياكل القوائم المتصلة. توجد عدة طرق لتمثيل القائمة نفسها كتعبير S. يمكن كتابة cons باستخدام ترميز الأزواج المنقطة على النحو التالي : ، حيث يمثل العنصر car و يمثل العنصر cdr. يمكن كتابة قائمة أطول باستخدام ترميز الأزواج المنقطة أيضًا. يُختصر هذا عادةً إلى في ترميز القوائم . يمكن كتابة قائمة غير صحيحة ^{[ ملاحظة 3 ]} باستخدام مزيج من الطريقتين - كما هو الحال بالنسبة لقائمة من ثلاثة عناصر cons حيث يكون العنصر cdr الأخير هو (أي القائمة في شكلها الكامل).(a.b)ab(a.(b.(c.(d.nil))))(abcd)(abc.d)d(a.(b.(c.d)))

( list 1 2 'a 3 ) ; الناتج: (1 2 a 3)

( القائمة 1 ' ( 2 3 ) 4 ) ;الناتج: (1 (2 3) 4)

( cons 1 ' ( 2 3 )) ;الناتج: (1 2 3)

( cons ' ( 1 2 ) ' ( 3 4 )) ;الناتج: ((1 2) 3 4)

( أضف ' ( 1 2 ) ' ( 3 4 )) ; الناتج: (1 2 3 4)

( أضف ' ( 1 2 3 ) ' () ' ( a ) ' ( 5 6 )) ; الناتج: (1 2 3 a 5 6)

( setf foo ( list 'a 'b 'c )) ( setf bar ( cons 'x ( cdr foo )))

( setf ( third foo ) 'goose )

تقوم لغة ليسب بتقييم التعبيرات التي يُدخلها المستخدم. تُقيّم الرموز والقوائم إلى تعبير آخر (أبسط عادةً) - على سبيل المثال، يُقيّم الرمز إلى قيمة المتغير الذي يُشير إليه؛ ويُقيّم إلى . مع ذلك، تُقيّم معظم الأشكال الأخرى إلى نفسها: إذا تم إدخالها في ليسب، فإنها تُرجع .(+23)555

يمكن أيضًا وضع علامة على أي تعبير لمنع تقييمه (كما هو ضروري للرموز والقوائم). هذا هو دور المعامل quoteالخاص، أو اختصاره '(علامة اقتباس واحدة). على سبيل المثال، عادةً عند إدخال الرمز foo، فإنه يُرجع قيمة المتغير المقابل (أو خطأً، إذا لم يكن هناك متغير بهذا الاسم). للإشارة إلى الرمز الحرفي، أدخل أو، عادةً، .(quotefoo)'foo

يدعم كل من Common Lisp وScheme عامل الاقتباس العكسي (المسمى شبه اقتباس في Scheme)، والذي يُدخل باستخدام `الحرف ( علامة تعجب خلفية ). وهو يُشبه إلى حد كبير الاقتباس العادي، إلا أنه يسمح بتقييم التعبيرات وإدراج قيمها في قائمة مُقتبسة باستخدام عاملي فك الاقتباس بالفاصلة وربط الفاصلة . إذا كانت قيمة المتغير هي ، فإن يُقيّم إلى ، بينما يُقيّم إلى . يُستخدم الاقتباس العكسي غالبًا في تعريف توسيعات الماكرو. ^{[ 68 ] [ 69 ]},,@snue(barbaz)`(foo,snue)(foo(barbaz))`(foo,@snue)(foobarbaz)

تُعدّ الصيغ ذاتية التقييم والصيغ المُقتبسة في لغة ليسب مُكافئة للقيم الحرفية. قد يكون من الممكن تعديل قيم القيم الحرفية (القابلة للتغيير) في كود البرنامج. على سبيل المثال، إذا أعادت دالة صيغة مُقتبسة، وقام الكود الذي يستدعي الدالة بتعديل هذه الصيغة، فقد يُغيّر ذلك سلوك الدالة عند استدعائها لاحقًا.

( defun should-be-constant () ' ( one two three ))( let (( stuff ( should-be-constant ))) ( setf ( third stuff ) 'bizarre )) ; bad!( يجب أن يكون ثابتًا ) ؛ يُرجع (واحد اثنان غريبان)

يُعتبر تعديل شكل مُقتبس كهذا أسلوبًا سيئًا بشكل عام، ويتم تعريفه بواسطة ANSI Common Lisp على أنه خاطئ (مما يؤدي إلى سلوك "غير محدد" في الملفات المُجمَّعة، لأن مُجمِّع الملفات يمكنه دمج الثوابت المتشابهة، ووضعها في ذاكرة محمية ضد الكتابة، وما إلى ذلك).

وقد أشار دوغلاس هوفستاتر (في غودل، إيشر، باخ ) وآخرون إلى صياغة لغة ليسب للاقتباس كمثال على الفكرة الفلسفية للإشارة الذاتية .

تنقسم عائلة لغات ليسب حول استخدام النطاق الديناميكي أو النطاق الثابت (أو المعجمي) . تستخدم لغات كلوجر، وكومون ليسب، وسكيم النطاق الثابت افتراضيًا، بينما تستخدم لغات نيو ليسب ، وبيكوليسب، واللغات المضمنة في إيماكس وأوتوكاد النطاق الديناميكي. ومنذ الإصدار 24.1، يستخدم إيماكس كلا النطاقين الديناميكي والمعجمي.

يتمثل أحد الفروق الأساسية بين لغة Lisp واللغات الأخرى في أن التمثيل النصي للبرنامج في لغة Lisp هو ببساطة وصف قابل للقراءة البشرية لنفس هياكل البيانات الداخلية (القوائم المرتبطة، والرموز، والأرقام، والأحرف، وما إلى ذلك) التي يستخدمها نظام Lisp الأساسي.

تستخدم لغة ليسب هذا لتنفيذ نظام ماكرو قوي للغاية. وكما هو الحال في لغات الماكرو الأخرى، مثل تلك المُعرَّفة بواسطة مُعالج ما قبل المعالجة C (مُعالج ما قبل المعالجة للغات البرمجة C و Objective-C و C++ )، يُعيد الماكرو شيفرةً قابلةً للترجمة. إلا أنه على عكس ماكرو مُعالج ما قبل المعالجة C، فإن ماكرو ليسب عبارة عن دوال ليسب، وبالتالي يُمكنه استغلال كامل إمكانيات ليسب.

علاوة على ذلك، ولأنّ بنية كود لغة ليسب تُشابه بنية القوائم، يُمكن إنشاء وحدات ماكرو باستخدام أيٍّ من دوال معالجة القوائم في اللغة. باختصار، أيّ شيء يُمكن لليسب فعله ببنية البيانات، يُمكن لوحدات ماكرو ليسب فعله بالكود. في المقابل، في معظم اللغات الأخرى، يكون مُخرَج المُحلِّل جزءًا داخليًا من تطبيق اللغة ولا يُمكن للمُبرمج التلاعب به.

تُسهّل هذه الميزة تطوير لغات فعّالة ضمن اللغات الأخرى. على سبيل المثال، يُمكن تطبيق نظام كائنات Common Lisp بسلاسة كامتداد للغة باستخدام وحدات الماكرو. هذا يعني أنه إذا احتاج تطبيق ما إلى آلية وراثة مختلفة، فبإمكانه استخدام نظام كائنات مختلف. وهذا يُخالف تمامًا معظم اللغات الأخرى؛ فمثلاً، لا تدعم Java الوراثة المتعددة، ولا توجد طريقة عملية لإضافتها.

في تطبيقات لغة ليسب البسيطة، يُفسَّر هيكل القائمة هذا مباشرةً لتشغيل البرنامج؛ فالدالة هي حرفيًا جزء من هيكل القائمة الذي يجتازه المفسر أثناء تنفيذه. مع ذلك، تتضمن معظم أنظمة ليسب المتطورة مُترجمًا. يُترجم المُترجم هيكل القائمة إلى لغة الآلة أو لغة البايت كود للتنفيذ. يمكن تشغيل هذا الكود بنفس سرعة الكود المُترجم بلغات تقليدية مثل لغة سي.

تتوسع وحدات الماكرو قبل خطوة الترجمة، مما يوفر خيارات مثيرة للاهتمام. فإذا احتاج البرنامج إلى جدول مُحسَب مسبقًا، فقد يقوم الماكرو بإنشاء الجدول أثناء الترجمة، وبالتالي لا يحتاج المُترجم إلا إلى إخراج الجدول دون الحاجة إلى استدعاء أي كود لإنشائه أثناء التشغيل. بل إن بعض تطبيقات لغة ليسب تتضمن آلية eval-whenتسمح بوجود الكود أثناء الترجمة (عندما يحتاجه الماكرو)، ولكن دون وجوده في الوحدة المُخرَجة. ^{[ 70 ]}

تُستخدم لغات ليسب غالبًا مع سطر أوامر تفاعلي ، والذي يمكن دمجه مع بيئة تطوير متكاملة (IDE). يقوم المستخدم بكتابة التعابير في سطر الأوامر، أو يوجه بيئة التطوير المتكاملة لإرسالها إلى نظام ليسب. يقرأ ليسب التعابير المُدخلة، ويُقيّمها ، ثم يطبع النتيجة. لهذا السبب، يُطلق على سطر أوامر ليسب اسم حلقة القراءة والتقييم والطباعة ( REPL ).

تتمثل آلية عمل بيئة التفاعل التفاعلي (REPL) الأساسية فيما يلي. هذا وصف مبسط يغفل العديد من عناصر لغة ليسب الحقيقية، مثل الاقتباسات والماكرو.

تقبل الدالة readتعابير S النصية كمدخلات، وتحللها إلى بنية بيانات داخلية. على سبيل المثال، إذا كتبت النص في موجه الأوامر، فستترجمه الدالة إلى قائمة مرتبطة بثلاثة عناصر: الرمز ، والرقم 1، والرقم 2. ومن المصادفة أن هذه القائمة هي أيضًا جزء صالح من كود Lisp؛ أي يمكن تقييمها. وذلك لأن العنصر الأول في القائمة يُشير إلى دالة - وهي عملية الجمع.(+12)read+

سيتم قراءة الحرف A fooكرمز واحد. 123سيتم قراءة الرقم 123 كرقم مئة وثلاثة وعشرين. "123"سيتم قراءة السلسلة "123".

تقوم الدالة evalبتقييم البيانات، وتعيد صفرًا أو أكثر من بيانات لغة ليسب كنتيجة. لا يعني التقييم بالضرورة التفسير؛ فبعض أنظمة ليسب تُترجم كل تعبير إلى لغة الآلة الأصلية. مع ذلك، من السهل وصف التقييم بأنه تفسير: لتقييم قائمة تحتوي على اسم دالة، evalيتم أولًا تقييم كل وسيط من الوسائط المُعطاة في تعريفها، ثم تُطبق الدالة على هذه الوسائط. في هذه الحالة، الدالة هي الجمع، وتطبيقها على قائمة الوسائط يُعطي الإجابة . هذه هي نتيجة التقييم.(12)3

يُقيّم الرمز fooإلى قيمة الرمز foo. تُقيّم بيانات مثل السلسلة "123" إلى السلسلة نفسها. تُقيّم القائمة إلى القائمة (1 2 3).(quote(123))

تتمثل مهمة الدالة printفي عرض المخرجات للمستخدم. بالنسبة لنتيجة بسيطة كهذه، 3يكون الأمر بسيطًا. أما التعبير الذي يُقيّم إلى جزء من بنية قائمة، فيتطلب printاجتياز القائمة وطباعتها كتعبير S.

لتنفيذ بيئة تفاعلية (REPL) للغة Lisp، يكفي تنفيذ هذه الدوال الثلاث ودالة حلقة لا نهائية. (بطبيعة الحال، evalسيكون تنفيذ هذه الدالة معقدًا، إذ يجب أن يشمل أيضًا جميع المعاملات الخاصة مثل if`or` lambda). بعد ذلك، تصبح بيئة التفاعل الأساسية سطرًا واحدًا من التعليمات البرمجية: `.(loop(print(eval(read))))

يوفر برنامج Lisp REPL عادةً أيضًا تحرير الإدخال، وسجل الإدخال، ومعالجة الأخطاء، وواجهة للمصحح.

عادةً ما يتم تقييم لغة ليسب بشكل فوري . في لغة كومون ليسب ، يتم تقييم الوسائط بترتيب تطبيقي ('الأيسر والأقرب إلى الداخل')، بينما في لغة سكيم يكون ترتيب الوسائط غير محدد، مما يترك مجالًا للتحسين بواسطة المترجم.

كانت لغة ليسب في الأصل تحتوي على عدد قليل جدًا من هياكل التحكم، ولكن تمت إضافة المزيد منها خلال تطور اللغة. (يُعدّ عامل الشرط الأصلي في ليسب، cond، سلفًا if-then-elseللهياكل اللاحقة.)

كثيرًا ما يستخدم مبرمجو لغة Scheme التكرار الذيل للتعبير عن الحلقات . وقد دفع شيوع Scheme في علوم الحاسوب الأكاديمية بعض الطلاب إلى الاعتقاد بأن التكرار الذيل هو الطريقة الوحيدة، أو الأكثر شيوعًا، لكتابة التكرارات في لغة Lisp، لكن هذا غير صحيح. فجميع لهجات Lisp الشائعة تحتوي على بنيات تكرارية ذات نمط إجرائي، بدءًا من doحلقات Scheme وصولًا إلى التعبيرات المعقدة في Common Lisploop . علاوة على ذلك، فإن المسألة الأساسية التي تجعل هذا الأمر موضوعيًا لا ذاتيًا هي أن Scheme تضع متطلبات محددة للتعامل مع الاستدعاءات الذيلية ، وبالتالي فإن سبب تشجيع استخدام التكرار الذيل في Scheme هو أن تعريف اللغة يدعم هذه الممارسة صراحةً. في المقابل، لا تتطلب لغة ANSI Common Lisp ^{[ 71 ]} التحسين المعروف باسم حذف الاستدعاءات الذيلية. وبالتالي، فإن حقيقة أن أسلوب التكرار الذيل كبديل عرضي لاستخدام بنيات التكرار التقليدية (مثل do، dolistأو loop) غير مستحب ^{[ 72 ]} في Common Lisp ليس مجرد مسألة تفضيل أسلوبي، ولكنه قد يكون مسألة كفاءة (حيث أن استدعاء الذيل الظاهر في Common Lisp قد لا يتم تجميعه كقفزة بسيطة ) وصحة البرنامج (حيث أن التكرار الذيل قد يزيد من استخدام المكدس في Common Lisp، مما يعرض لخطر تجاوز سعة المكدس ).

بعض هياكل التحكم في لغة ليسب هي عوامل خاصة ، تعادل الكلمات المفتاحية النحوية في لغات أخرى. تتشابه التعبيرات التي تستخدم هذه العوامل ظاهريًا مع استدعاءات الدوال، لكنها تختلف عنها في أن الوسائط لا تُقيّم بالضرورة، أو قد تُقيّم أكثر من مرة في حالة تعبير التكرار.

على عكس معظم لغات البرمجة الرئيسية الأخرى، تسمح لغة ليسب بتنفيذ هياكل التحكم باستخدامها. يتم تنفيذ العديد من هياكل التحكم كوحدات ماكرو في ليسب، ويمكن للمبرمج الذي يرغب في معرفة كيفية عملها توسيعها باستخدام وحدات الماكرو.

تحتوي كل من لغتي Common Lisp وScheme على عوامل تحكم غير محلية. وتُعدّ الاختلافات في هذه العوامل من أبرز الفروقات بين اللغتين. تدعم Scheme الاستمراريات القابلة لإعادة الدخول باستخدام call/ccالإجراء، مما يسمح للبرنامج بحفظ (واستعادته لاحقًا) موضعًا محددًا في التنفيذ. بينما لا تدعم Common Lisp الاستمراريات القابلة لإعادة الدخول، إلا أنها تدعم عدة طرق للتعامل مع استمراريات الهروب.

في كثير من الأحيان، يمكن التعبير عن الخوارزمية نفسها في لغة ليسب إما بأسلوب إجرائي أو وظيفي. وكما ذُكر سابقًا، تميل لغة سكيم إلى تفضيل الأسلوب الوظيفي، باستخدام الاستدعاء الذاتي النهائي والاستمراريات للتعبير عن تدفق التحكم. ومع ذلك، يظل الأسلوب الإجرائي ممكنًا تمامًا. قد يبدو الأسلوب الذي يفضله العديد من مبرمجي كومون ليسب أكثر ألفةً للمبرمجين المعتادين على اللغات المهيكلة مثل لغة سي، بينما يشبه الأسلوب الذي يفضله مبرمجو سكيم اللغات الوظيفية البحتة مثل لغة هاسكل .

بفضل إرث لغة ليسب المبكر في معالجة القوائم، فهي تمتلك مجموعة واسعة من الدوال عالية الرتبة المتعلقة بالتكرار على المتتاليات. في كثير من الحالات التي تتطلب فيها لغات أخرى استخدام حلقة تكرار صريحة (مثل forحلقة التكرار في لغة C)، يمكن في ليسب إنجاز المهمة نفسها باستخدام دالة عالية الرتبة. (وينطبق الأمر نفسه على العديد من لغات البرمجة الوظيفية).

من الأمثلة الجيدة على ذلك دالة تُسمى في لغة Scheme mapوتُسمى في لغة Common Lisp mapcar. عند إعطاء دالة وقائمة واحدة أو أكثر، mapcarتُطبق الدالة تباعًا على عناصر القوائم بالترتيب، وتُجمع النتائج في قائمة جديدة.

( ماب كار #' + ' ( 1 2 3 4 5 ) ' ( 10 20 30 40 50 ))

هذا يطبق +الدالة على كل زوج متناظر من عناصر القائمة، مما ينتج عنه النتيجة .(1122334455)