LISP I 解释器

1960年，麻省理工学院AI研究团队保罗·麦卡锡的卓越才智偶然发现了一些非凡的事物，这永远改变了计算机世界。他在论文"符号表达式的递归函数及其机器计算"中记录了他的发现，其中他介绍了一种递归定义函数的形式化方法，强调了它作为编程语言和计算理论框架的潜力。它探讨了S表达式和S函数的概念，以及它们在实际应用中的实用性，如机械定理证明。由于其实现中大量使用了列表，因此被称为LISP（代表列表处理器）。

两年后，即1962年，一个附录，称为LISP I 程序员手册问世。它主要包含针对IBM704的详细函数列表，形成了我们现在所知的LISP I的核心。这种实现不仅仅是一个系统；它是一场即将展开的革命。

欢迎来到 lispi，这是一种美妙语言的解释器。这个项目的目标是实现程序员手册中描述的所有函数。第147页的“函数字母索引”列出了总共90个函数，但我发现其中只有大约40个是针对用户的，其余的只是用于那些函数的定义，单独使用似乎没有用处。

本readme中的可用函数部分提供了当前项目状态，并且每次添加新函数时都会更新。它也可以作为LISP I函数的一些简单参考。

用法

使用 cargo install lispi 从crates.io安装后，您可以通过运行 lispi 访问REPL。在REPL中，您可以执行如下操作：

>> (define (fac 
     (lambda (n) 
       (cond 
         ((equal n 0) 1) 
         (T (prdct n (fac (sum n -1))))))))

fac

>> (fac 5)

120

通过运行 lispi FILE.lisp 评估文件。它将顺序评估文件中的S表达式并打印它们的值。

值得注意的是，对于IBM704，它们使用了apply作为“通用LISP函数”，这要求你在“行”的第一个符号中指定函数名，然后是参数，最后是一个关联列表，大多数情况下都是空的！因为这个用法相当不灵活，所以我决定坚持使用更现代的方法，其中每个程序的“行”都通过eval进行评估。

可用函数

基本

• ATOM - 检查符号是否为原子，即不是列表
• EQ - 比较原子
• CAR - 获取列表的第一个元素
• CDR - 获取列表的“尾部”，即除了第一个元素之外的所有内容
• 任何CAR和CDR的（小于3个元素的）组合，例如CADAR
• CONS - 构造一个包含两个元素的cons对象

特殊形式

• QUOTE - 返回其参数作为字面量

• COND - 接受（谓词表达式）对作为其参数，并返回匹配第一个返回T的谓词的表达式的值

• AND - 如果其任何参数是F，则返回F

• OR - 如果其任何参数是T，则返回T

• DEFINE - 接受对(symbol value)，并将相应的值分配给每个符号。当符号被评估时，返回分配的值。DEFINE返回最后一个定义的符号。

• LABEL - 类似于DEFINE，但限制了作用域。它接受两个参数：name和expression，并在该表达式的主体中将name与expression相关联。

• LAMBDA - 接受一个虚变量列表和一个表达式。当与与虚变量数量相同的参数评估时，它将它们替换在表达式内部，然后评估该表达式本身。

算术

• SUM - 返回两个数字的和
• PRDCT - 返回两个数字的乘积
• EXPT - 返回第一个数字的第二次方，即第二个数字的幂

其他

• NOT - 如果是F则返回T，如果是T则返回F
• NULL - 如果是NIL或0则返回T，否则返回F
• EQUAL - 比较两个表达式
• LIST - 根据提供的参数创建一个列表
• ERROR - 允许程序提前退出
• TRACKLIST - 将函数名作为参数，并将它们作为列表返回。任何时候评估了TRACKLIST的函数，屏幕上都会打印出两条消息：首先是在评估之前，显示函数名和其参数，其次是评估之后，显示它返回的值。

实现

因为我使用的是rust，它已经是汇编的抽象，所以我不必与手册中显示的结构完全相同。这也许在某种程度上使得这个LISP实现更少像一个列表处理器。

符号

(参考程序员手册第88页)

而不是在内存中有一个位置，并关联一个所有符号的列表（这个列表反过来又会有自己的属性列表，例如内置函数的情况下的子例程指针），我只为内置符号使用了枚举，并在解析时创建了一个具有适当变体的AST。当使用eval运行AST时，会执行仅仅是普通Rust函数的子例程。在运行时定义的符号存储在一个关联列表中，它们只与它们的值配对，当使用eval时，会与它们的关联值交换。

副作用

目前唯一产生副作用的函数是DEFINE，它将填充全局关联列表。我通过状态单子（kinda）来实现它。这是因为每次调用eval之后，除了表达式的结果值之外，还会返回一个新的关联列表，该列表将在REPL中后续的eval调用中使用。

许可协议

显然是MIT协议。可在LICENSE文件中找到。