Common Lisp 高階函數學習筆記: function, funcall 和 apply...

Common Lisp 高階函數學習筆記: function, funcall 和 apply 的用法

目錄

• 0 概述
• 1 函數 function 的用法
• 2 函數 funcall 的用法
• 3 函數 apply 的用法

0 概述

高階函數是 Lisp 的一大特點, 所謂的高階函數就是把一個函數當作另外一個函數的參數來用, 若是把普通的函數調用看作是在二維平面上的活動, 那麼高階函數就至關於增長了一個維度:能夠把高階函數看作在三維立體空間的活動.

通常來講, 編程語言須要這種機制, 由於這樣能夠爲開發者提供更靈活更高級的結構抽象能力, 正如<實用 Common Lisp 編程>中所說: 在 C 語言中使用函數指針, Perl 使用子例程引用, Python 跟 Lisp 同樣, C# 使用代理, Java 則使用反射和匿名類.

高階函數的一個應用場景是通用排序, 好比 Lisp 的函數 sort , 調用形式以下:

(sort '(6 2 5 3 7 0) #'>)

咱們能夠選擇不一樣的比較函數(就是 #' 後面的 >), 這樣的實現就比較靈活, 當咱們想換一個比較函數, 如換成 < , 咱們並不須要修改 sort 的代碼, 只要新寫一個 < 函數, 而後把它做爲 sort 的參數傳遞進去就能夠了.

另外回調函數和鉤子也可以保存代碼引用以便於之後運行.

1 函數 function 的用法

Lisp 中, 函數是一種對象, 所以有一個函數 function 能夠獲取一個函數對象:

CL-USER> (defun 乘以十 (x) (* 10 x))
乘以十
CL-USER> (function 乘以十)
#<Compiled-function 乘以十 #x302000DEF23F>
CL-USER> (defun foo (x) (* 2 x))
FOO
CL-USER> (function foo)
#<Compiled-function FOO #x302000E2FC7F>
CL-USER>

其中形如 #<...> 的形式就是函數對象的語法

函數 function 有一個簡略形式 #' (井號 單引號),用法以下:

CL-USER> #'foo
#<Compiled-function FOO #x302000CCF46F>
CL-USER> #'乘以十
#<Compiled-function 乘以十 #x302000CC64AF>
CL-USER>

2 函數 funcall 的用法

既然咱們獲得了一個函數對象, 那麼就能夠調用它了, Lisp 提供了兩個函數 funcall 和 apply 來調用一個函數對象, 它們二者的差異就在於參數.

當開發者明確知道須要傳遞給一個函數對象多少參數時, 可使用 funcall , 它的語法以下:

(funcall 函數對象 參數1 參數2 參數3 … 參數n)

也就是說, funcall 中的第一個參數是函數對象, 從第二個直到最後一個參數, 都是函數對象的參數.

實際的代碼以下:

CL-USER> (funcall #'foo 3)
6
CL-USER>

那麼咱們試試能不能在 funcall 中直接使用函數對象:

CL-USER> (funcall #<Compiled-function FOO #x302000CCF46F> 3)
6
CL-USER> (funcall #'乘以十 3)
30
CL-USER> (funcall #<Compiled-function 乘以十 #x302000CC64AF> 34)
340

很好, 試驗結果代表:做爲一個函數對象,能夠被 funcall 直接使用.

這樣經過 funcall 使用函數好像跟直接調用函數沒有太大差異, 其實更常見的用法是把某個函數當作參數傳遞到另外一段代碼內, 在這段代碼內部經過 funcal 來調用該函數, 例如:

CL-USER> (defun 畫圖 (函數1 最小值 最大值 步長)
			(loop for i from 最小值 to 最大值 by 步長 do
				(loop repeat (funcall 函數1 i) do (format t "*"))
				(format t "~%")))
畫圖
CL-USER> (畫圖 #'exp 0 4 1/4)
*
*
*
**	
**
***
****
*****
*******
*********
************
***************
********************
*************************
*********************************
******************************************
******************************************************
NIL
CL-USER> 

注意這條語句 (畫圖 #'exp 0 4 1/4) , 說明最終傳遞進去的是一個函數對象.

也就是說咱們也能夠這麼作--直接把函數對象傳遞進去:

CL-USER> #'exp
#<Compiled-function EXP #x300000098BAF>
CL-USER> (畫圖 #<Compiled-function EXP #x300000098BAF> 0 4 1/4)
*
*
*
**
**
***
****
*****
*******
*********
************
***************
********************
*************************
*********************************
******************************************
******************************************************
NIL
CL-USER>

這段代碼中的函數"畫圖"接受一個指數函數對象 exp 爲實參, 使用該指數函數在"最小值"和"最大值"之間以"步長"用星號繪製了一個 ASCII 式的柱狀圖.

3 函數 apply 的用法

接着是函數 apply , apply 能夠容許開發者把函數對象的參數收集到一個列表中. apply 的語法以下:

(apply 函數對象 (參數1 參數2 參數3 … 參數n))

也能夠寫爲:

(apply 函數對象 參數1 (參數2 參數3 … 參數n))

或者

(apply 函數對象 參數1 參數2 (參數3 … 參數n))

也就是說:它的第一個參數必須是函數對象, 最後一個參數必須是一個列表, 在函數對象和列表之間, 能夠有多個單獨的參數.

以上面的"畫圖"函數爲例, 它有4個參數, 第一個是函數對象, 後面三個都是函數對象的參數, 若是使用 apply 咱們能夠把它們寫成一個列表的形式:

(最小值 最大值 步長)

好比咱們能夠這麼調用:

CL-USER> (funcall #'畫圖 #'exp 0 4 1/4)
*
*
*
**
**
***
****
*****
*******
*********
************
***************
********************
*************************
*********************************
******************************************
******************************************************
NIL

CL-USER> (defvar *畫圖數據* '(0 4 1/4))
*畫圖數據*
CL-USER> (apply #'畫圖 #'exp *畫圖數據*)
*
*
*
**
**
***
****
*****
*******
*********
************
***************
********************
*************************
*********************************
******************************************
******************************************************
NIL
CL-USER>

固然, 你也能夠試試這條語句:

CL-USER> (defvar *畫圖的所有參數* '(exp 0 4 1/4))
*畫圖的所有參數*
CL-USER>

實踐發現, 這個參數不被接受, 也就是說 apply 的列表參數中不能把函數對象放在列表的第一個位置, 其餘位置是否可行, 我沒試過, 感興趣的朋友能夠本身試試.

最後補充一下: <On Lisp>中對函數的講解更詳細深刻, 建議初學者認真閱讀--我也在讀. :)