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一种Lisp脚本方言,主要是自己构思的一套语法方案。免gc,使用引用计数回收内存

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wy2010344/S-Lisp

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S-Lisp

项目介绍

一种Lisp脚本方言,主要是自己构思的一套语法方案。

  1. 为你的C++增加一门内存安全的脚本语言,但不用关心内存回收,不使用gc
  2. lisp风格,支持lambda
  3. 尽量模仿js,方便使用。
  4. []内方便的DSL,具体参见文档与示例
  5. 其它创新(参见文档与示例)

交流QQ群:635052381 微信群:S-Lisp

好消息,Java版的S-Lisp粗糙地从私有项目里分离出来了,可以在控制台交互地使用,也执行文件,详情

貌似大家都没有gitee的账号,看来只有转到githubgitee似乎能同步更新

大家好

这是我自己研究的一套Lisp语法方案,暂称为S-Lisp。 从red获得过灵感,参考过【lisp的根源】这篇文章,当然更主要的是js与lisp。

这种方案的最大特点是简单,小括号()是传统的lisp函数调用,中括号[]是列表,大括号{}是函数。

函数也是一种值节点

`简单示例`
>>
(let forEach
	{
		(let (vs run) args forEach this)
		(let (v ...vs) vs)
		(run v)
		(if-run (exist? vs)
			{
				(forEach vs run)
			}
			{
				(log '结束循环)
			}
		)
	}
)

(forEach [a bb d s 2 5f sd "faewf"]
	{
		(let (x) args)
		(log x 87)
	}
)
<<
a	87	
bb	87	
d	87	
s	87	
2	87	
5f	87	
sd	87	
faewf	87	
结束循环	
[]
`
括号换行不是强制的,这只是自己的使用风格,贴近C系语言\json\xml觉得可读性更高
括号上下对称避免漏写
但信息密度比较低,自己倒习惯了。个人不是很喜欢信息密度比较高的比如正则表达式,喜欢文件式模块化分门别类管理。
`

更多示例参照C++/S/test/t.lisp 其它介绍more

列表,字符串,注释

为了方便DSL,[]内的id类型转成字符类型;阻止求值【'xxx】类型转为id,在作用域上寻找定义。而非[]内阻止求值【'xxx】则识别为字符串,避免不必要的空格。如果构建列表的大多是id类型,建议使用【(list a b c)】这样的函数。而含有空格与换行的字符串一般仍用双引号包含。

注释用

`我是注释`

注释与双引号包含的字符串都支持换行。内部也用反斜线转义。

函数

函数只有一个参数,args,类似js函数内的arguments,但它是默认的数据结构列表(内部实现为单链表)。

let表达式

{}内是表达式列表,顺序执行。其中如果表达式以let开始,如(let a 9),则是在作用域上定义。此处的let将不被识别为函数,是属于函数的特殊标识。(即函数内有普通表达式和let表达式两种情况,普通表达式不能嵌套let表达式)

let有这样几种用法:

(let k1 v1 k2 v2 ....)

其中k如果是(a b c)形式,则类似于python的元表匹配。且如果最后一个是...c,则c为剩下的列表。如果列表比参数短,则后续参数都为null。

如果k是k*,则类似于js中的字典展开,即v必须是列表,而且是以[k1 v1 k2 v2...]这样的列表,暂时称之为kvs-map。则在作用域上增加定义k.k1,k.k2。因为kvs-map中的key可能是含有空格的字符串,则其无法以.访问(类似于JS),因此附送了一个函数k,用(k v1)来访问其值。

而且由于kvs-map中k可能重复,实现时要先reverse再声明(可参考代码实现),如果在乎性能,这种不必要的展开可以不使用,原本只是想模仿js中的字典,目前看来似乎并不如js方便,也许是没有js一样成熟方便的生态环境。

--20180901

字典匹配始终不方便,干脆屏蔽掉,只使用列表匹配,列表最后一个是...a则匹配为剩下的列表,并且实践中发现嵌套匹配比较常用,即k可能是(a (b c (e f) ...d)),比如reduce中的init。因为入参与返回值无差别,所以这种类似元表的用法很普遍,即返回值也可能是某种元组。

--20180922

仔细思考后,对id富化,id即是kvs-path,以.分割,默认访问作用域这个kvs-map,如果id里面有.,即以.分割,第一个从作用域上取回,视为kvs-map,取.后的,递归直到最后。(如a.b.c.d,在作用域上取a,a被当作kvs-map,从a中取b,依次从b中取c,从c中取d。如果中间a\b\c不是kvs-map,则会报错处理)。kvs-map的递归具有一致性,这个语法糖拥有js的字典访问的优点。而且用其它方式(比如元组匹配)有时并不方便,仍然会绑定到作用域kvs-map上,效率是差不多的。使用kvs-map作参数,能方便地定义很多位置无关的函数及默认值,不必修改所有调用的地方。(kvs-map有点嵌套作用域的感觉)

因为追求静态似乎有多种可能,而且目前能力达不到,S-Lisp目前追求的是绝对的动态。所以只有自己小心控件。

定义id,需要无空格都行,无.,避免与kvs-path相冲突。 但放开容易约束难,为了减少冲突,暂时不允许id中有.与*(现在允许有.,为了模仿js中多层字典访问,但两个点最好不能相邻),使字典的展开访问更像js。但这可能破坏了使用者的统一风格,所以推荐自己克隆与重新实现~~~~同时因为核心语法简单,我也没有心思与精力来维护一个统一的版本。 几种模式没有交叉(即列表匹配中尚无内嵌列表匹配、字典匹配),因为不想让作用域变得太复杂难以分析,目前也不考虑类似js的eval。

但有parse函数,类似于JSON.parse,但参数2为kvs-map,传送作用域,即容许部分表达式执行。因为没有循环引用,stringify(toString)可以将列表与函数转为字符串,像json一样传递。

作用域

不能像js一样通过闭包修改作用域上的定义,依我对副作用的理解,即默认是const的。但如果新声明,则在后续作用域中隐藏之前的定义。

作用域也是kvs-map,避免了传统Lisp的动态作用域。但回调函数如何知道自己?有一个内置参数this(可参见实现)。因此函数内部有两个特殊的内置参数args、this。let表达式。和其它lisp一样返回最后一个表达式的计算结果。

为什么是kvs-map而不是传统lisp的[[k1 v1][k2 v2]....],在书写上减少了括号,在执行时减少了转换计算。

因为不喜欢宏处理时的卫生问题,而且函数与列表声明已经足够简单,不打算支持宏。

模块管理

内置load函数,同步加载相对路径的文件,返回该文件执行的结果。同一线程中,该文件只执行一次,结果缓存着。 在模块之外最好支持全局定义的配置文件(全局函数)。

内置库

if语句,内置的if相当于C系语言的三元操作符a?b:c。可自定义if-run实现C系中的if。

循环用递归。

数字目前只支持整数,我考虑因为只能动态地报错,其实没必要过早区分数字和字符串,而且浮点数计算不精确,而通常使用浮点数是金额只保留两位小数。

未来打算支持接收列表作参数,列表内甚至可以是中缀表达式,如

(cal-money 
    [  1 + 9.8 - 7 + 
        [89 * 7 - 8] 
    ]
)

这种形式

列表的内部实现是链表,但像【lisp的根源】一样,只能添加head,从而保持Rest返回是仍是旧链表,不破坏,线程安全。而作用域也是链表,则函数内部声明函数的时候,内部函数的作用域继承定义之前的作用域,而对定义之后的作用域了无所知,甚至自己被挂载的id。因为函数要访问自己,内置了定义this,代表函数自身。

一种语言的成功,也许在于库,但实现丰富的库不是一个人一朝一夕的事,而且不同的人有不同的使用方法与命名。S-Lisp出发点是对js的简化,但如果像json一样灵活似乎比统一的约束更好。

某大师说Java的xml配置文件复杂到一定程度就是一个bug奇出效率低下的lisp,感同身受,而且每种框架的配置都有自己的语法,S-Lisp也希望充当配置文件,使配置文件一开始就运行在正确的道路上。XML对人识别可能友好,但XML\SQL因为图灵不完备也造成了众多的漏洞。同时友好也许只是习惯。与其说是作为配置语言,倒不如说作为程序主体,用面向对象的宿主语言对扩充组件。面向对象语言实现S-Lisp是天造之合,但是实现日常业务的流程式需求很不吻合,至今不是很明白各面向对象语言的初始化先后,但函数式语言是明确的。面向对象语言作为图灵完备的一种DSL有自己的长处,比如作为S-Lisp的宿主语言用于提升性能。

免gc,引用计数

C++的S-Lisp使用引用计数,目前保持完整的无副作用(我理解的无副作用),是完全可以免gc的,这是S-Lisp的又一大亮点。引用计数最忌讳循环引用,但S-Lisp从语法层面不涉及循环引用,不像其它语言以内存为实体,S-Lisp始终在计算,因为人需要是计算结果的信息而不是内存实体,通常是建立新的而不是修改旧的(发生循环引用,同时对别处的引用造成未知的改变,即像ES6之前无const),同时也是S-Lisp可能不如其它语言的强大。但是它不仅避开了gc的各种难题,作为一种图灵完备语言仍然拥有巨大威力,它应该能填充目前编程语言的一处空白。(使用都不需要关心retain\release,是语言内部实现的)

但gui编程需要副作用,内置cache函数

(let x (cache 9))
==>null
(x)
==>9
(x 8)
==>null
(x)
==>8

cache函数的返回函数极可能造成循环引用而使引用计数失败,内存泄漏,要小心使用,一般后端编程都是直线输入->计算->输出,不需要用到这个函数(也是S-Lisp引用计数成立的原因),也许未来在启动的时候需要 --with-cache这个参数。

其它

Java上的S-Lisp由于不用考虑内存回收,实现上要简单了很多。如果要获得Java平台强大的库支持,自己的做法是用Java上的js来做桥接和库。

JS上的S-Lisp要使用load同步加载,似乎得对源代码打包,再从这个打包文件里读取字符串来load。

S-Lisp的出发点是简单而不是效率,能正常运行起来,语法对人友好,甚至没考虑过尾递归优化。S-Lisp的核心是这套语法,每个人有自己的实现。

也许改变语法能使性能更高,但实际使用为了顺手,或满足需求,这点优化的性能可能入不敷出。

缺点

和JavaScript相比,没有字典类型。

kvs是列表,在声明时无法区分。

虽然可以用函数返回,但不像js中直接{k1:v1,k2:v2}声明的直接明确。

字典又很常用。

但引入字典也会引入很多问题,字典是列表的派生,增加了复杂度。

如果要直接声明字典,可能得引入另一个括号。

曾经甚至想let表达式用特殊的括号,但目前又有什么括号方便好用呢?

注释的``,单引号、双引号、大中小括号,这些都是目前在键盘上最方便找到的括号。代码在文档中,是1维2维的,用最简单的表达实现能做到的最大可能性。

XML是对人最友好,排版紧凑规律,但并不如lisp完备。 增加列表的派生类型字典,基础库里需要增加很多函数,s-lisp只是一种脚本语言,不能预防所有调用,除非以s-lisp原则(禁止循环引用)去做一门强类型的DSL语言。

展望

我目前考虑,S-Lisp应该可以替代含糊不清的shell脚本,简单的web-server在后端对数据库与文件系统操作,但欠缺太多实现。我个人精力有限,某些方面的知识太缺乏,甚至实现源码本身上可能都有不少问题,需要社区的帮助。我相信S-Lisp也能帮到大家许多,无论是工作还是兴趣,所以开源出来。源码与思路都很简单,大家都可以根据自己的需要实现自己的版本。到时候还希望大家不吝惜开源出来,互相学习。

(目前最需要IDE支持,语法高亮与简单错误排查。还有调试功能,像js在chrome里一样。)

20180820 关于异常是我误解了,我还将宿主语言中的异常捕获出来,不是语法层面的支持异常,存在异常似乎不是很美观。至于内部出错,增加一个回收池,最后都由它来回收,有点gc的味道,只在DEBUG模式下开启,因为正常运行都会回收。shell已经做好了,shell也面临着异常的问题,只在DEBUG模式下使用。

最后,它只是一种脚本语言,依赖于宿主语言扩展与提高性能,原打算为对自己使用js习惯的简化(逗号、函数、字典没有默认顺序),请不要对它期待过高。

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