ليسب

الصيغة والمفردات في ليسب

من جهة ثانية، التعبيرات في ليسب تكتب كقوائم باستخدام صيغة الرموز أولا Prefix Notation، العنصر الأول هو اسم النموذج Form (مثلا: دالة Function، معامل حسابي Operator، ماكرو Macro، أو معامل خاص Special Operator وسيأتي شرحه)، بينما بقية العناصر تعد وسائط Arguments. مثلًا، الدالة list تعيد وسائطها كقائمة، والتعبير التالي:

(list '1 '2 'foo)

كذلك، تعد لغة ليسب لغة تعبيرية التوجه Expression-oriented Language. وبخلاف أغلب اللغات، لا فارق بين التعبيرات Expressions والجمل Statements، فالكود يكتب جميعه كتعبيرات.

(+ 1 2 3 4)

• القائمة الخالية تعتبر ذرة خاصة nil حيث يمكن اعتبارها ذرة إضافة لكونها قائمة.
• قد تدخل القوائم كعناصر داخل قائمة ما، مثلا:
• ((1 2 (3 4)))
• القائمة السابقة مكونة من عددين وقائمة بها عددين.

وفي هذا الصدد، يمثل هذه القائمة (1 2 foo). علامات التنصيص التي تسبق الوسائط تُعتبر إحدى المعاملات الخاصة Special Operators، تمنع علامات التنصيص الوسائط من إجراء الحساب عليها (ليس ذلك ضروريا مع الأعداد طالما أن العدد 1 هو 1 مثلًا)، بينما الوسائط التي تخلو من تلك المعاملات فيتم تنفيذها بشكل دوري Recursively قبل الانتهاء من التعبير، المثال التالي:

ومن ناحية أخرى، لعل ما يميز صيغة كود ليسب الأقواس المستعملة في الإحاطة بين التعبيرات، وقد سبق ذكر المصطلح S-expression الذي يعطي لصيغة ليسب استخدام الرموز.

إضافةً إلى ذلك، سيتم حساب القائمة وإعادة الناتج 10. يمكن توضيح المعادلة نفسها بصيغة «الرموز بالداخل Infix Notation» فتكون "1+2+3+4". المعاملات الحسابية في ليسب من نوع n-ary أي قابلة لاستقبال أي عدد n من الوسائط.

وفي هذا السياق، قائمة ليسب LISP List تكتب بين قوسين بداخلهما تسرد العناصر مفصولة بمسافة بيضاء، مثلا:

علاوةً على ذلك، هذه قائمة بها عناصر تسمى ذرات Atoms، وهي العددين 1 و2 وfoo، العنصر foo نوع من البيانات في ليسب يدعى «رمز Symbol»، يتم التعرف على نوع العنصر دون الحاجة للإعلان عنه.

وبالمثل تعامل المعاملات الحسابية، ففي التعبير التالي:

(list 1 2 (list 3 4))

وعلى صعيد آخر، يمثل هذه القائمة (1 2 (3 4))، لاحظ أن الوسيط الثالث هو قائمة، فالقوائم يمكن أن تتداخل كما سبق ذكره.

(1 2 foo)

بعض إصدارات ليسب

• LISP 1.5.
• Standard LISP.
• Common LISP: إحدى الإصدارات الأكثر انتشارا.
• Scheme: إحدى الإصدارات الأكثر انتشارا، من تطوير غاي إل. ستيل وجيرالد جاي سسمان.
• Arc.
• Clojure.
• Autolisp: إصدارة ليسب المستعملة في برنامج AutoCAD.

انظر أيضاً

• نيو ليسب مترجم ليسب فوري ومفتوح المصدر.
• يوريسكو
• مراجع

1

• (* n (factorial (- n 1)))))
• المثال السابق يمكن استخدام ماكرو الدوار loop بدلا من التدوير
• (defun factorial (n)

عمليات المعالجة في القوائم

• (list 1 2 'a 3)
• ;Output: (1 2 a 3)
• مثال آخر:
• (list 1 '(2 3) 4)
• ;Output: (1 (2 3) 4)

ومن ناحية أخرى، يقدم ليسب إجراءات مبنية داخليا Built-in Procedures للوصول Access والتحكم بالقوائم Controlling List. يمكن إنشاء القوائم مباشرة بالإجراء list، الذي يأخذ أي عدد من الوسائط، ويعيدها كعناصر بالقائمة:

إضافةً إلى ذلك، ولأن القوائم يمكن أن يتم إنشاؤها بشكل أزواج وخلايا، فالإجراء cons يمكن أن يدرج عنصرا بمقدمة القائمة، لاحظ أن هذا الإجراء مختلف في تعامله مع الوسائط بسبب الاختلاف في طرق إنشاء القوائم:

• (cons 1 '(2 3))
• ;Output: (1 2 3)
• مثال آخر:
• (cons '(1 2) '(3 4))
• ;Output: ((1 2) 3 4)
• الإجراء append يلحق اثنين أو أكثر من القوائم إلى قائمة معينة:
• (append '(1 2) '(3 4))
• ;Output: (1 2 3 4)
• مثال آخر:
• (append '(1 2 3) ' '(a) '(5 6))
• ;Output: (1 2 3 a 5 6)

التنفيذ التلقائي Self-evaluate وعلامات التنصيص

وفي هذا السياق، هناك عبارات يمكن وضعها بعد علامات تنصيص لمنع إجراء عملبات تنفيذ عليها (كما هو ضروري للرموز والقوائم كما ظهر ذلك بالأمثلة السابقة)، وهنا يظهر عمل المعامل الخاص quote أو اختصاره علامة التنصيص الفردية '. مثلا، عند إدخال الرمز foo، سيتم تنفيذه وإعطاء القيمة التي يحملها، أو تظهر رسالة خطأ لو لم يحمل أي قيمة، لكن لو أردت الإشارة إلى الرمز حرفيا، فيجب كتابة (quote foo) أو اختصارا by writing 'foo .

إضافةً إلى ذلك، يقوم ليسب بتنفيذ (أو حساب) القوائم التي يدخلها المستعمل إلى صور أخرى، وعادة ما تكون مبسطة، مثلا، القائمة (+ 2 3) تنفذ ويعاد الناتج 5. النماذج الأخرى عادة ما تنفذ وتعيد نفسها، فالعدد 5 يعيد العدد 5.

الذرات Atoms

وفي السياق ذاته، في تصميم ليسب الأصلي، كان هناك نوعان أساسيان فقط من أنواع البيانات: الذرات Atoms والقوائم Lists. كانت القائمة سلسلة من العناصر، حيث يعتبر كل عنصر ذرة أو قائمة أخرى متداخلة، والذرة قد تكون عددا Number أو رمزا Symbol، أما الرمز فقد كان عنصرا مميزا مكونا من سلسلة من الأحرف والأرقام، وكان يستعمل كاسم متغير أو عنصر بيانات في معالجة الرموز، مثلًا، القائمة (FOO (BAR 1) 2) تحتوي على ثلاث عناصر، الرمز FOO، القائمة (BAR 1) والعدد 2.

وعلى صعيد آخر، الفارق الجوهري بين الذرة والقائمة كان في ثبات الذرة وتميزها، بينما كانت القائمة عنصرا منفصلا يمكن لها أن تتغير باستقلال عن القوائم الأخرى ويمكن لها أن تتميز عن القوائم الأخرى بواسطة معاملات المقارنة.

البنية المشتركة

ومن ناحية أخرى، بما أن القوائم في ليسب قوائم متصلة بسيطة، فهي تستطيع مشاركة بنية ما مع قوائم أخرى، فيمكن لقائمتين أن تشترك بذيل Tail واحد، أو بآخر سلسلة من الخلايا. مثلا:

وفي السياق ذاته، يؤدي عمل البنية المشتركة إلى تحسن في الأداء بشكل أفضل من مجرد نسخ العناصر المتكررة، لكن بالمقابل فإن أي تغيير في البنية المشتركة يؤثر على القوائم المبنية عليها، فمثلا:

(setf (third foo) 'goose)

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

وفي السياق ذاته، القائمة foo لها العناصر (a b c) والقائمة bar لها (x b c)، الذيل (b c) يدخل في بنية كلا من القائمتين فهو ليس نسخة مكررة.

وعلى صعيد آخر، عند استبدالنا العنصر c في القائمة foo بالعنصر goose، ستتغير القائمة إلى (a b goose) ولكن القائمة bar ستتغير كذلك إلى (x b goose).

أمثلة

كذلك، صيغ ليسب تتجه بشكل طبيعي إلى التدوير Recursion، ولذلك بعض المسائل الرياضية يمكن التعبير عنها ببساطة كما بالمثال التالي الذي يقوم بحساب مضروب عدد n:

(defun factorial (n)

• البرامج المكتوبة أدناه بصيغة كومون ليسب Common LISP:
• برنامج طباعة العبارة Hello world! الشهير:
• (print "Hello world")

(if (<= n 1)

(loop for i from 1 to n

finally (return fac)))

for fac = 1 then (* fac i)

تمثيل القوائم المتصلة بالتعابير الرمزية

(a. (b. (c. d)))

كذلك، يمكن تمثيل بنية القائمة المتصلة بأقواس التعابير الرمزية بطرق مختلفة، يمكن كتابة الخلية في القائمة المتصلة بطريقة ترميز النقطة-الزوج dotted-pair notation، مثلا: (a. b)، حيث a هو الجزء car وb هو الجزء cdr، يمكن كتابة قائمة تامة طويلة بتلك الطريقة كالتالي:

• (a. (b. (c. (d. nil))))
• ويمكن اختصار كتابة القائمة السابقة بطريقة ترميز القائمة List Notation كالتالي:
• (a b c d)

في هذا الإطار، يتم كتابة قائمة غير تامة Improper List عند الجمع بين اثنين (مثلا c مع d) لقائمة بها ثلاثة خلايا كالتالي: (a b c. d) حيث أن العنصر d هو آخر جزء cdr. القائمة التالية هي الصورة الصحيحة:

تاريخ ليسب

وعلى صعيد آخر، أول من قام بتنفيذ هذا التصميم كان ستيف راسل على جهاز IBM 704، بينما ظهر أول مترجم مترجم ليسب كامل كان على يدي تيم هارت Tim Hart ومايك ليفن Mike Levin في معهد ماساتشوستس للتقنية عام 1962، اللغة التي قاما ببنائها أقرب للغة المنتشرة في الوقت الحالي من التي صممها مككارثي.

في هذا الإطار، قام باختراع ليسب الأمريكي جون مككارثي عام 1958 في معهد ماساتشوستس للتقنية. مككارثي نشر تصميمه على الورق في مجلة Communications of the ACM بعنوان "الدوال المتعددة للتعابير الرمزية وحسابها بالآلة "الجزء الأول" Recursive Functions of Symbolic Expressions and Their Computation by Machine, Part I (علما أنه لم ينشر الجزء الثاني مطلقا)، أظهر أنه بواسطة بعض المعاملات البسيطة وإجراء ترميز للدوال، يمكن بناء لغة تطابق فكرة الشمولية لتورنغ لكن من أجل الخوارزميات.

الكونسس (الخلايا) والقوائم Conses and Lists

من جانب آخر، من بين البنى المتعددة للبيانات التي يمكن إنشاؤها بواسطة الخلايا هناك القائمة التامة Proper List، هذه القائمة قد تكون قائمة خالية (مجازا، تحتوي الرمز الخاص nil)، أو قد تكون خلية يؤشر الجزء car إلى وحدة بيانات (وقد تكون بنية أخرى كأن تكون قائمة)، أما الجزء cdr يؤشر إلى قائمة تامة أخرى.

ومن ناحية أخرى، فيما لو وجدت خلية معطاة بمقدمة قائمة متصلة، فالجزء car بها يحدد العنصر الأول من القائمة، والجزء cdr يؤشر إلى باقي القائمة، لهذا فإن دوال car وcdr تسمى كذلك first وrest عند الحديث عن خلايا في بنية القوائم المتصلة (بدلا من البنى الأخرى كالشجرة tree مثلا).

إضافةً إلى ذلك، القائمة في ليسب تكون فردية الارتباط، كل خلية فيها تدعى كونس أو زوج Pair كما في صيغة سكيم Scheme، وتتكون من مؤشرين، car وcdr ويماثلان حقلي data وnext المعروفان في موضوع القوائم المتصلة Linked List.

وعلى صعيد آخر، إذا القائمة في ليسب لا تعتبر وحدة أساس، كحال أي نسخة Instance من صنف Class في لغة كجافا أو سي++، المتغير الذي يشير إلى قائمة معطاة هو ببساطة مؤشر إلى الخلية الأولى لتلك القائمة.

علاوةً على ذلك، ولأن استخدام الخلايا والقوائم شائع بكثرة في أنظمة ليسب، فهناك اعتقاد خاطئ شائع بأنها البنية الوحيدة للبيانات في ليسب، لكن بالواقع، هناك بنى أخرى أبسط تكوينا كالمتجهات Vectors (المصفوفات Arrays)، الجداول المتشابكة Hash Tables، البنى Structures وهكذا.