解晨

摘要：自從世界上第一個高級編程語言Fortran誕生以來，高級編程語言已經(jīng)發(fā)展了近六十年，無數(shù)的優(yōu)秀語言先后問世，至今全世界已有幾百種語言。Lisp，作為與Fortran同時代誕生的元老級高級編程語言之一，與Fortran一同引領(lǐng)著編程語言設(shè)計的兩大方向，一直被一些優(yōu)秀的計算機專家所喜愛，在編程語言世界里舉足輕重。該文探究了Lisp的歷史與發(fā)展，并對其未來做出了展望。

關(guān)鍵詞：Lisp編程； Lisp方言；計算機編程；小眾語言

中圖分類號：TP312 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044(2012)36-8669-03

計算機，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。硬件系統(tǒng)，是完成計算的一系列物理設(shè)備；軟件系統(tǒng)，則是計算機程序或使機器硬件工作的指令集。編程語言便是程序員控制這個指令集的工具。

在計算機剛被發(fā)明的時候，程序員通過直接編寫0和1組成的機器指令對計算機進行控制，這是真正的計算機能直接識別的編程語言。然而對于人類來說，直接使用這兩個數(shù)字來進行編程，真是無比痛苦，尤其開發(fā)大型程序，面對成千上萬的0和1，程序員往往會精神崩潰。由此匯編語言應(yīng)運而生。但是匯編語言也只是將一些機器指令換成了人類能看懂的名字，對編程來說并無實質(zhì)性的進展。如計算機的加法命令，機器指令為11001101，匯編語言則只是將其改成了add。

使用匯編語言編程，與使用機器指令一樣，程序員費了九牛二虎之力，卻只能讓大多數(shù)計算機做一些很簡單的事。最終，為了能輕松的編程，也為了能高效的編程，高級編程語言終于千呼萬喚始出來。

表處理語言List Processor，也就是Lisp語言，便是作為最早的高級編程語言之一出現(xiàn)于世。

1 Lisp的發(fā)明

1959年，當(dāng)時人工智能這個學(xué)科剛被提出不久，作為人工智能專家的約翰·麥卡錫（John McCarthy），為了能輕松描述人工智能的各種算法，發(fā)表了具有重大歷史意義的一篇論文：“Recursive Functions of System Expressions and their Computation by Machine，Part 1”。在這篇論文里，麥卡錫介紹了一種運行于當(dāng)時IBM704計算機上的列表處理語言，全稱為List Processing，這便是最初的Lisp語言設(shè)想。

其實麥卡錫并沒有打算把Lisp設(shè)計成一種編程語言，他“設(shè)計這種書寫法完全是為了滿足論文寫作的需要”。然而，麥卡錫一個叫史蒂夫·拉塞爾（第一個電腦游戲的作者）的學(xué)生，看到了論文中有關(guān)定義，意識到可以將Lisp做成一種實際的編程語言，于是Lisp語言最終誕生于世。

Lisp是世界上第二個出現(xiàn)的高級編程語言，第一個是著名的Fortran。作為高級編程語言的兩大始祖，這兩門語言也代表了語言設(shè)計的兩個不同方向。Fortran一開始就是作為編程語言而被設(shè)計，以計算機硬件構(gòu)架為基礎(chǔ)；而Lisp則是從純理論中誕生，以數(shù)學(xué)為其設(shè)計基礎(chǔ)。自從這兩門語言出現(xiàn)后，高級編程語言的設(shè)計就不斷在Fortran和Lisp所代表的兩個方向中進行折中。

2 Lisp的九大思想

Lisp語言被設(shè)計時，包含了時任編程領(lǐng)域的九種新思想，其中一些思想已成為現(xiàn)今編程語言的基礎(chǔ)，另一些則成為設(shè)計語言的目標(biāo)。

這九種思想大致如下：

2.1 條件結(jié)構(gòu)

條件結(jié)構(gòu)是時下各種高級語言的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之一，而Fortran最開始沒有條件構(gòu)。

2.2 函數(shù)作為一種數(shù)據(jù)類型而存在

函數(shù)與整數(shù)、字符串一樣，在Lisp中作為數(shù)據(jù)類型，可儲存在變量中，也可作為參數(shù)傳遞，擁有一切數(shù)據(jù)類型該有的功能。

2.3 遞歸

Lisp本身很多函數(shù)以遞歸形式出現(xiàn)，是第一個支持遞歸的高級編程語言。

2.4 動態(tài)類型變量

在Lisp中，所有的變量都為指針，都為實際儲存的數(shù)據(jù)的地址。指針有類型之分，而變量本身沒有。

2.5 垃圾回收

垃圾回收，是當(dāng)一個變量再也用不到時，程序會自動對這個變量進行回收，釋放它所占的儲存空間。

2.6 程序由表達式構(gòu)成

用Lisp所寫的程序是由一些表達式樹所構(gòu)成的集合，每個表達式都有返回值。Fortran和以后眾多的編程語言的程序則由表達式和語句構(gòu)成。

2.7 符號類型

在Lisp中，符號是一種指針，指向字符串。

2.8 整個代碼用符號和常量組成的樹形表示法

2.9 整個語言無論何時都是可用的

Lisp不區(qū)分像其他高級語言中存在的讀取期、編譯期和運行期，整個代碼可以在任何時候運行。

在高級編程語言發(fā)展的早期，語言的各種設(shè)計原則主要由計算機硬件條件決定，因此這九種思想未完全被大眾所接受。

隨著時代的發(fā)展，計算機硬件性能越來越強大，各種語言的設(shè)計思想，開始向這九大思想靠近。至今，這九種思想仍是設(shè)計高級編程語言所努力達到與接近的目標(biāo)。我們可以看到，在一些語言的上手文檔里，比如Java或者C#，有不少諸如垃圾回收、函數(shù)作為參數(shù)傳遞等被大肆稱贊的段落。更有學(xué)者稱，現(xiàn)今著名的編程語言Python，就是在模仿Lisp。

迄今為止，Lisp已經(jīng)存在近六十年了，幾乎與計算機這門學(xué)科有著同樣悠久的歷史。Lisp的歷史與發(fā)展，也可謂是計算機學(xué)科的一個縮影。

3 Lisp的歷史與發(fā)展

自20世紀(jì)50年代Lisp被發(fā)明后，Lisp在各大計算機主流分支皆得到了發(fā)展。

在這里，不得不介紹Lisp的一個特有功能——宏，這是一種能生成代碼的代碼，對Lisp的發(fā)展起著重大影響?！昂辍边@一功能的存在，使得Lisp程序員可以根據(jù)程序設(shè)計的需要，或按自已的習(xí)慣，對Lisp進行擴展。當(dāng)擴展的規(guī)模達到一定程度，便發(fā)展出了一種與原版Lisp不太相同的新語言。另外，不同的程序員和組織，其擴展的語言也大有不同。這些被擴展的Lisp語言，便被稱為Lisp方言。

1975年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）為了訓(xùn)練人的機械化思維，開發(fā)出了Lisp的著名方言之一：Scheme。著名的MIT計算機學(xué)科教材《計算機程序的構(gòu)造和解釋》（Structure and Interpretation of Computer Programs）就是通篇用Scheme進行算法程序描述。

到了20世紀(jì)80年代，Lisp得到了空前發(fā)展，是其黃金年代。

首先，這是一個人工智能（AI）繁榮昌盛的年代。Lisp本身就是由“人工智能之父”約翰·麥卡錫提出，其適于簡潔表達算法的性質(zhì)，再加上本身超前的九種思想，使得Lisp被當(dāng)時的AI程序員們視為AI編程至寶。

同時，Lisp是從純理論中誕生，所代表的是符號處理，當(dāng)時常規(guī)的計算機適用于數(shù)值處理，并不能十分恰當(dāng)?shù)貪M足Lisp的編程需要。因此，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了專門用來運行Lisp的計算機——Lisp機，此后更是出現(xiàn)了許多生產(chǎn)Lisp機的商家，如symbolics 公司,德州儀器公司,Xerox公司,Integrated Inferenee Maehines公司等。20世紀(jì)80年代日本開始研制第五代計算機時，更是宣布以符號處理語言作為計算機核心語言。

在計算機制圖領(lǐng)域，美國Autodesk公司推出的計算機輔助設(shè)計軟件AutoCAD，是國際上廣為流行的繪圖工具，廣泛應(yīng)用于工程制圖、工業(yè)制圖、服裝加工、電子工業(yè)、土木建筑等行業(yè)。從1985年起，由于使用Lisp可大量節(jié)省工程師進行開發(fā)的時間，Autodesk公司決定將Lisp作為AutoCAD的擴展語言，并隨后開發(fā)了另一個著名的Lisp方言：AutoLisp。在該年的制圖軟件AutoCADV2.17- V2.18中，AutoLisp雛形初現(xiàn)。在1987年的版本AutoCADR3.0中，AutoLisp正式出現(xiàn)。從此AutoLisp的時代被開啟。

此外， Lisp也被用于著名的文本編輯器Emacs，并發(fā)展出了方言Elisp。

進入20世紀(jì)90年代，Lisp在經(jīng)歷了80年代的發(fā)展后，形成了眾多的方言版本。如此多的方言給Lisp程序員帶來了一定的麻煩，用不同方言寫出的程序無法兼容，導(dǎo)致很多程序無法移植與共享。早在1981年，考慮到Lisp能任意產(chǎn)生方言這一無法控制的特性，一個由Lisp黑客組織的草根組織成立，希望集眾Lisp方言之長，定義出一個新的標(biāo)準(zhǔn)化Lisp方言，以便各Lisp程序互相兼容，這就是現(xiàn)在最流行的Lisp方言Common Lisp的最初版。最終，在1994年，Common Lisp標(biāo)準(zhǔn)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）發(fā)布的ANSI X3.226-1994所定義。Common Lisp的應(yīng)用很多，最著名的要數(shù)著名黑客保羅·格雷厄姆用Common Lisp創(chuàng)建的第一個互聯(lián)網(wǎng)軟件Viaweb，即后來雅虎的Yahoo Store，這個意義非凡的軟件最終開啟了互聯(lián)網(wǎng)軟件時代。

Lisp發(fā)展至今日，已形成了一個語言家族。

4 Lisp未來展望

時至今日，古老的高級編程語言Lisp仍在不斷自我更新。然而，如今Lisp的兩大主要流行方言，Scheme和Common Lisp，似乎卻處于編程語言的邊緣地帶，作為一門小眾語言存在。

毫無疑問，Lisp有著一批為數(shù)不多的狂熱崇拜者，這其中不乏許多優(yōu)秀黑客。黑客在這里的定義很廣泛，包括一切優(yōu)秀計算機專家。但是更多接觸過Lisp的人士卻認為：這只是一門沒什么實際用處的語言，只適合做一些學(xué)術(shù)研究。

從作者本人的觀點來看，Lisp并不僅僅只適合做學(xué)術(shù)研究，其應(yīng)用很多，但如文中所述，Lisp方言眾多，由于各方言互不兼容，導(dǎo)致很多程序運行非常困難，對Lisp的應(yīng)用造成了一定的阻礙。但這并不影響Lisp作為一門優(yōu)秀的語言繼續(xù)發(fā)展下去。正如黑客保羅·格雷厄姆所說的，Lisp的本質(zhì)是數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)是不會過時的，更談不上淘汰。Lisp如今雖然只是一門小眾語言，但支持Lisp的人士大多是優(yōu)秀的計算機專家，這使得Lisp擁有足夠的資本生存下去。作者從一些網(wǎng)上資料中了解到，對Lisp為什么沒有流行起來，這些專家也做過探討，原因主要有以下兩點：1.大部分程序員習(xí)慣用類似C語言的語法和思維方式去編程，而Lisp的語法習(xí)慣和思維方式與程序員的慣性思維不同，導(dǎo)致Lisp程序乏人問津；2.Lisp一開始就不是以計算機硬件構(gòu)架為基礎(chǔ)而設(shè)計，由于其被提出的年代過早，計算機硬件跟不上其超前的思想，因此未能被大眾所接受，當(dāng)計算機硬件的性能發(fā)展到足夠強大時，又有眾多新語言出現(xiàn)，導(dǎo)致Lisp失去流行時機。

目前來看，Lisp在未來幾年依舊會以語言家族的形式存在發(fā)展下去，并且在一段時間內(nèi)，依然是作為一門小眾語言而生存。

但作為一門僅存在于少數(shù)優(yōu)秀計算機專家手中的小眾語言，反而給古老的Lisp增添了幾分傳奇色彩。正像一些優(yōu)秀黑客的想法那樣：“Lisp現(xiàn)在就應(yīng)該是一門小眾語言，讓這門語言掌握在少數(shù)精英分子手中并沒有什么不好，就讓它作為一件秘密武器，成為一門傳奇的小眾語言吧！”

參考文獻：

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