scheme - 报价单和列表有什么区别？

Question

我知道你可以使用 ' (又名 quote )来创建一个列表，我一直使用它，就像这样:

> (car '(1 2 3))
1

但它并不总是像我期望的那样工作。例如，我尝试创建一个函数列表，如下所示，但没有成功:

> (define math-fns '(+ - * /))
> (map (lambda (fn) (fn 1)) math-fns)
application: not a procedure;
  expected a procedure that can be applied to arguments
  given: '+

当我使用 list 时，它可以工作:

> (define math-fns (list + - * /))
> (map (lambda (fn) (fn 1)) math-fns)
'(1 -1 1 1)

为什么？我认为 ' 只是一个方便的速记，那么为什么行为不同呢？

Answer 1

TL;DR:他们是不同的；如有疑问，请使用 list。

经验法则:每当您想要评估参数时，请使用 list； quote “分布”在它的参数上，所以 '(+ 1 2) 就像 (list '+ '1 '2) 。您最终会在列表中得到一个符号，而不是一个函数。

深入了解 list 和 quote
在 Scheme 和 Racket 中，quote 和 list 是完全不同的东西，但是由于它们都可以用于生成列表，因此混淆是常见且可以理解的。它们之间有一个非常重要的区别:list是一个普通的老功能，而quote(即使没有特殊'语法)是一个特殊形式。即 list 可以在普通 Scheme 中实现，但 quote 不能。
list 函数
list 函数实际上是两者中最简单的一个，所以让我们从那里开始。它是一个接受任意数量参数的函数，并将参数收集到一个列表中。

> (list 1 2 3)
(1 2 3)

上面的示例可能会令人困惑，因为结果打印为 quote 的 s 表达式，这是真的，在这种情况下，两种语法是等效的。但是如果我们稍微复杂一点，你会发现它是不同的:

> (list 1 (+ 1 1) (+ 1 1 1))
(1 2 3)
> '(1 (+ 1 1) (+ 1 1 1))
(1 (+ 1 1) (+ 1 1 1))

quote 示例中发生了什么？好吧，我们稍后会讨论这个，但首先，看看 list 。它只是一个普通的函数，所以它遵循标准的 Scheme 评估语义:它在每个参数传递给函数之前评估它的每个参数。这意味着像 (+ 1 1) 这样的表达式在它们被收集到列表中之前将减少到 2。

向列表函数提供变量时，此行为也可见:

> (define x 42)
> (list x)
(42)
> '(x)
(x)

对于 list ， x 在传递给 list 之前被评估。使用 quote ，事情变得更加复杂。

最后，因为 list 只是一个函数，所以它可以像任何其他函数一样使用，包括以更高阶的方式使用。例如，它可以传递给 map 函数，它会正常工作:

> (map list '(1 2 3) '(4 5 6))
((1 4) (2 5) (3 6))

quote 形式

与 list 不同，引用是 Lisps 的一个特殊部分。 quote 形式的特殊部分是因为它有一个特殊的读取器缩写 ' ，但即使没有它，它也很特殊。与 list 不同， quote 不是函数，因此它不需要表现得像一个函数——它有自己的规则。

Lisp 源代码的简单讨论

在 Lisp 中，Scheme 和 Racket 是其衍生物，所有代码实际上都是由普通的数据结构组成的。例如，考虑以下表达式:

(+ 1 2)

该表达式实际上是一个列表，它包含三个元素:

+ 符号

数字 1

数字 2

所有这些值都是程序员可以创建的正常值。创建 1 值真的很容易，因为它会计算自身:您只需键入 1 。但是符号和列表更难:默认情况下，源代码中的符号会执行变量查找!也就是说，符号不是自我评估的:

> 1
1
> a
a: undefined
  cannot reference undefined identifier

但事实证明，符号基本上只是字符串，实际上我们可以在它们之间进行转换:

> (string->symbol "a")
a

列表比符号做的更多，因为默认情况下，源代码中的列表调用一个函数!执行 (+ 1 2) 查看列表中的第一个元素，即 + 符号，查找与其关联的函数，并使用列表中的其余元素调用它。

但是，有时您可能希望禁用这种“特殊”行为。您可能只想获取列表或获取符号而不对其进行评估。为此，您可以使用 quote 。

引文的意义

考虑到所有这些，很明显 quote 做了什么:它只是“关闭”了它包装的表达式的特殊评估行为。例如，考虑 quote 一个符号:

> (quote a)
a

类似地，考虑 quote 列表:

> (quote (a b c))
(a b c)

不管你给什么 quote ，它总是会， 总是 吐出来给你。不多也不少。这意味着如果你给它一个列表，任何子表达式都不会被计算——不要指望它们会被计算!如果您需要任何类型的评估，请使用 list 。

现在，有人可能会问:如果您 quote 不是符号或列表，会发生什么？嗯，答案是……没什么!你只要把它拿回来。

> (quote 1)
1
> (quote "abcd")
"abcd"

这是有道理的，因为 quote 仍然只是准确地吐出你给它的东西。这就是为什么像数字和字符串这样的“文字”有时在 Lisp 的说法中被称为“自引用”。

还有一件事:如果你 quote 一个包含 quote 的表达式会发生什么？也就是说，如果你“双 quote”呢？

> (quote (quote 3))
'3

那里发生了什么？好吧，请记住 ' 实际上只是 quote 的直接缩写，所以根本没有发生什么特别的事情!事实上，如果你的 Scheme 有办法在打印时禁用缩写，它会是这样的:

> (quote (quote 3))
(quote 3)

不要被 quote 的特殊性所迷惑:就像 (quote (+ 1)) 一样，这里的结果只是一个普通的旧列表。事实上，我们可以从列表中取出第一个元素:你能猜出它是什么吗？

> (car (quote (quote 3)))
quote

如果你猜到了 3 ，那你就错了。请记住， quote 禁用所有评估，并且包含 quote 符号的表达式仍然只是一个简单的列表。在 REPL 中使用它，直到您对它感到满意为止。

> (quote (quote (quote 3)))
''3
(quote (1 2 (quote 3)))
(1 2 '3)

引用非常简单，但它可能会变得非常复杂，因为它往往会违背我们对传统评估模型的理解。事实上，它是因为它多么简单而令人困惑:没有特殊情况，没有规则。它只是准确地返回你给它的东西，正如所述(因此名称为“引用”)。

附录 A:准报价

因此，如果引用完全禁用评估，它有什么用？好吧，除了列出所有提前知道的字符串、符号或数字之外，没有多少。幸运的是，准引用的概念提供了一种打破引用并回到普通评估的方法。

基础知识非常简单:不要使用 quote ，而是使用 quasiquote 。通常，这在各方面都与 quote 完全一样:

> (quasiquote 3)
3
> (quasiquote x)
x
> (quasiquote ((a b) (c d)))
((a b) (c d))

使 quasiquote 特殊的是它识别特殊符号 unquote 。只要 unquote 出现在列表中，就会被它包含的任意表达式替换:

> (quasiquote (1 2 (+ 1 2)))
(1 2 (+ 1 2))
> (quasiquote (1 2 (unquote (+ 1 2))))
(1 2 3)

这使您可以使用 quasiquote 来构建具有“漏洞”的各种模板，这些模板将用 unquote 填充。这意味着可以在引用列表中实际包含变量的值:

> (define x 42)
> (quasiquote (x is: (unquote x)))
(x is: 42)

当然，使用 quasiquote 和 unquote 比较冗长，所以它们都有自己的缩写，就像 ' 一样。具体来说， quasiquote 是 `(反引号)， unquote 是 ,(逗号)。有了这些缩写，上面的例子就更可口了。

> `(x is: ,x)
(x is: 42)

最后一点:quasiquote 实际上可以使用一个相当多毛的宏在 Racket 中实现，而且确实如此。它扩展到 list 、 cons ，当然还有 quote 的用法。

附录 B:在 Scheme 中实现 list 和 quote
实现 list 非常简单，因为“rest 参数”语法是如何工作的。这就是你所需要的:

(define (list . args)
  args)

而已!

相比之下， quote要困难得多——事实上，这是不可能的!这似乎是完全可行的，因为禁用评估的想法听起来很像宏。然而一个天真的尝试暴露了问题:

(define fake-quote
  (syntax-rules ()
    ((_ arg) arg)))

我们只是取 arg 并把它吐出来……但这不起作用。为什么不？好吧，我们的宏的结果将被评估，所以一切都是徒劳的。通过扩展到 quote 并递归引用元素，我们可以扩展到类似于 (list ...) 的东西，如下所示:

(define impostor-quote
  (syntax-rules ()
    ((_ (a . b)) (cons (impostor-quote a) (impostor-quote b)))
    ((_ (e ...)) (list (impostor-quote e) ...))
    ((_ x)       x)))

然而不幸的是，如果没有过程宏，我们就无法处理没有 quote 的符号。我们可以使用 syntax-case 接近，但即便如此，我们也只会模拟 quote 的行为，而不是复制它。

附录 C: Racket 打印惯例

在 Racket 中尝试此答案中的示例时，您可能会发现它们不会按预期打印。通常，它们可能会打印前导 ' ，例如在此示例中:

> (list 1 2 3)
'(1 2 3)

这是因为默认情况下，Racket 会在可能的情况下将结果打印为表达式。也就是说，您应该能够将结果输入到 REPL 中并获得相同的值。我个人觉得这种行为很好，但是在尝试理解引用时可能会令人困惑，因此如果您想将其关闭，请致电 (print-as-expression #f) ，或在 DrRacket 语言菜单中将打印样式更改为“写入”。