Лямбда - выражения и пользовательские функции

Введём понятие формы. Формой в языке Lisp называется любая управляющая конструкция (т.е. конструкция, которая может быть вычислена). Примерами форм может быть (+ 1 2) или (LIST 'A '(B C) 'D). Надо отметить, что оператор, содержащий в себе формы, сам может являться формой. Атомы также являются формами.

Форма является важным понятием, с помощью которого мы в дальнейшем будем описывать вызовы функций. Если в предыдущей главе все функции работали с атомами или списками, то здесь будут рассматриваться функции, принимающие своими параметрами управляющие конструкции языка Lisp.

Основой любых вычислений в языке Lisp являются лямбда-выражения, которые, в свою очередь, берут за основу теорию лямбда-исчисления Черча (описанную в разделе 2).

В Lisp общее представление лямбда-выражения имеет вид (LAMBDA (X1 X2 … XN) Fn), где символ LAMBDA указывает на определение функции.

Для того чтобы понять, зачем это нужно, необходимо обратить внимание на форму записи вызовов функций (или лямбда-вызовов) в языке Lisp. Первый элемент списка всегда считается именем функции. Таким образом, можно в качестве некоторого первого элемента списка поставить лямбда-функцию и вычислить её от остальных элементов. С другой стороны, лямбда-вызов может быть также и фактическим параметром некоторой другой функции. Надо отметить, что если лямбда-выражение не используется одним из перечисленных способов, это приводит к ошибке.

В качестве примера приведём вычисления квадрата числа:

Как мы видим, использование ламбда-выражения без вызова привело к бессмысленному результату, однако правильно сформированный лямбда-вызов дал корректный результат.

В некотором приближении лямбда-выражение может считаться функцией без имени. Однако обычно гораздо удобнее формировать описание функции один раз, давать ему имя и впоследствии при вызове обращаться к функции по имени, нежели каждый раз подставлять лямбда-выражение, т.е. полное описание последовательности действий. Некоторые версии Lisp позволяют связывать лямбда-выражения с символами, и впоследствии использовать эти символы в качестве имён, однако данный метод не является общепринятым. Наиболее общим определением имени функции является использование DEFUN:

Возвращаясь к вычислению квадрата числа, мы можем привести аналогичный код, но уже с использованием DEFUN:

В дальнейшем каждое обращение к SQUARE (до тех пор, пока символ не будет переопределён) будет вычислять квадрат аргумента.

Можно проверить, связан ли символ с функцией. Для этой цели используется функция FBOUNDP:

Данный пример был выполнен в Сlisp. В случае Allegro Common Lisp результат будет другой:

Тем не менее, будучи использован в аргументах других функций, этот вывод на экран соответствует возвращаемому значению T.

Ещё одна любопытная возможность связана со способностью Lisp показывать, каким именно образом функция была определена.

Данный пример также выполнен в Clisp.

Для списка аргументов функций допустимо также указывать дополнительные свойства, которые начинаются со знака & и записываются перед объявляемым аргументом функции (использование таких слов – отличительная особенность диалекта COMMON LISP). Это свойства &OPTIONAL, &REST, &KEY и &AUX. Все параметры, объявленные до первого &KEY являются обязательными. Далее, значения параметров, объявленных через &OPTION можно не указывать, и они будут переданы в тело функции как NIL или значением по умолчанию (если оно указано).

Все параметры, которые указываются после слова &REST, передаются в тело программы через список несвязанных параметров (для организации функций с переменным числом параметров).

Отметим, что наряду с (CONS x NIL) подобная функция также может использоваться для задачи помещения атома в скобки.

Параметры, объявленные со свойством &KEY являются необязательными и могут быть переданы в функцию только в виде пары:ИМЯ ЗНАЧЕНИЕ, зато в любом порядке:

Наконец, параметры, объявленные как вспомогательные, являются скорее локальными переменными, нежели аргументами функции и не требуют передачи при вызове.