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diff --git a/content/article/tutorial-clj-0.md b/content/article/tutorial-clj-0.md index 7b2a5952..af5c02c1 100644 --- a/content/article/tutorial-clj-0.md +++ b/content/article/tutorial-clj-0.md @@ -1,35 +1,32 @@ +++ -title = 'Coffee Break Clojure #0' -subtitle = '什么是 Clojure？' -slug = '' -tags = [] -categories = '' -date = 2026-09-15T12:50:00+08:00 -draft = true +title = 'Coffee Break Clojure, Vol.0' +subtitle = '初识 Clojure 与 Lisp' +slug = 'tutorial-clj-0' +tags = ["Lisp","编程"] +categories = '茶歇蔻芥' +date = 2026-09-15 22:58:43 +draft = false toc = true +endnotes = [ + "我只是受《A Scheme Primer》的语言风格启发，并不是妄想写一篇同等量级和地位的文本。", + "若有**事实**问题和**技术性错误**，还请指出。" +] +fedi = 'https://akk.eltr.ac/objects/e5a14eb5-f7e6-41f3-834a-d3b741fa857f' +++ 如果有人问我最喜欢的编程语言是什么，我可能会在 Clojure 和 Go 之间纠结一番，但无疑我更*享受*手写 Clojure 的体验。可就像大部分 Lisp 一样，Clojure 的讨论度并不高，中文内容更是少得可怜。所以我为什么不能贡献一些内容呢？ -我前段时间听过一档名为《Coffee Break French》的播客，内容是可以在午休时喝着咖啡听完的法语对话。学习一门编程语言怎么不可以这样轻松呢？我最近也有在帮忙翻译《[A Scheme Primer](https://files.spritely.institute/papers/scheme-primer.html)》，这篇教程的语言也相当*平易近人*。受其启发，再加上我一直想要练习节制地写作，而不是滔滔不绝地写上好几千字，所以我决定开启新的博客系列：《Coffee Break Clojure》。 +我前段时间听过一档名为《Coffee Break French》的播客，内容是可以在午休时喝着咖啡听完的法语对话。学习一门编程语言怎么不可以这样轻松呢？我最近也有在帮忙翻译《[A Scheme Primer](https://files.spritely.institute/papers/scheme-primer.html)》，这篇教程的语言相当通俗。受其启发，再加上我一直想要练习节制地写作，而不是滔滔不绝地写上好几千字，所以我决定开启新的博客系列：《Coffee Break Clojure》。 -我希望我不会事无巨细、毫无保留地把某个概念讲得十分彻底，最后写成令人望而生畏的长文。我也会更多关注「为什么」而只是「是什么」，尽力让读者理解某个东西为什么要存在于这门语言里，为什么要这么写。 - ---- - -我只是受《A Scheme Primer》的语言风格启发，并不是妄想写一篇同等量级和地位的文本。我对 Clojure 的了解也没有特别深入，我甚至没有自信讲清楚十分重要的宏（macro）。不过，至少我有一些实操经验，也踩过坑。再者，教是最好的学，也响应 [Goedecke 的号召](https://www.seangoedecke.com/blog-about-things-you-dont-understand-yet/)，我觉得我完全有*资格*写这样一篇教程。 - -若有事实问题和技术性错误，还请指出。 - -此外，这篇教程是写给有编程基础的人读的，读者至少要熟悉一门编程语言才能继续。 +希望我不会事无巨细、毫无保留地把某个概念讲得十分彻底，最后写成令人望而生畏的长文。我也会更多关注「为什么」而非只是「是什么」，尽力让读者理解某个东西为什么要存在于这门语言里，为什么要这么写。此外，这篇教程是写给有编程基础的人读的，读者至少要熟悉一门编程语言才能继续。 --- -## 初识 +## Show Me The Code! -什么是 Clojure？我在了解一门编程语言之前，总想要先有些视觉印象，所以会找些代码片段来看。我不要*给小孩子看的* Hello World 程序，我要看真实的代码。不必读懂，感受这门语言的形状就好。 +我在了解一门编程语言之前，总想要先有些视觉印象，所以会找些代码片段来看。我说的不是 Hello World，而是真实的代码。 -下面是一段从我项目里摘取出来的[代码片段](https://codeberg.org/eltrac/weepinbell/src/commit/2ddf4e3fe155b1e4ff5dde8a587758d37d665ed4/src/weepinbell/webhook.clj#L16-L30)。 +下面是一段从我的项目里摘取出来的[代码片段](https://codeberg.org/eltrac/weepinbell/src/commit/2ddf4e3fe155b1e4ff5dde8a587758d37d665ed4/src/weepinbell/webhook.clj#L16-L30)。 ```clojure (defn trigger @@ -53,15 +50,19 @@ toc = true 不过，初学者也能发现一些熟悉的东西，比如字符串 `"Webhook"` `"triggeerd."`，还有条件语句 `if`。看样子，`defn` 和 Python 的 `def`、Go 的 `func` 一样，用来定义函数。 -其实其他的也不难理解，比如第 10 行的 `(get webhooks keyw-or-urls)`，如果换个写法，读者可能就能看懂一些了： +其他的也不难理解，比如第 10 行的 `(get webhooks keyw-or-urls)`，如果换个写法，读者可能就能看懂一些了： ``` get(webhooks, keyw-or-urls) ``` -这段代码中的 `webhooks` 是映射（map），里面存的是键值对；`keyw-or-urls` 在这里是 `keyw(ord)`（关键词），也就是键值对的「键」；`get` 函数从 `webhooks` 中取出指定键的值。 +这段代码中的 `webhooks` 是映射（map），里面存的是键值对；`keyw-or-urls` 在这里是 `keyw(ord)`（关键词），也就是键值对的「键」；`get` 函数从 `webhooks` 中取出指定键的值。（之所以有 `-or-urls`，是因为这是门动态类型语言，这个值也可能本身就是我们要的 URL，不必从 `webhooks` 数组中取出） + +没看懂也没关系，上面的代码不重要。 + +Clojure（以及所有的 Lisp）中的函数调用都写作 `(函数名 参数1 参数2 ...)` 的形式，符号之间一般用空格分隔。 -Clojure（以及所有的 Lisp）中的函数调用都写作 `(函数名 参数1 参数2 ...)` 的形式，符号之间用逗号分隔。这看起来可能不像函数调用，倒像个数组，或者说列表（list）。不仅是函数调用，函数定义、宏、条件语句、循环结构，以及包括列表本身在内的数据，都用列表表示。 +这看起来可能不像函数调用，倒像个数组，或者说列表（list）。不仅是函数调用，函数定义、宏、条件语句、循环结构，以及包括列表本身在内的数据，都是列表。Lisp 的意思是 *LISt Processing*（列表处理）。 函数定义是这么写的： @@ -71,7 +72,7 @@ Clojure（以及所有的 Lisp）中的函数调用都写作 `(函数名 参数1 (str arg1 arg2)) ``` -这也是个列表，列表的元素分别是 `defn` `function-name` `[arg1 arg2]` 以及后面的函数体。 +这也是个列表，列表的元素分别是 `defn`、`function-name`、`[arg1 arg2]` 以及后面的函数体。 如果要表示列表数据呢？可以这么写： @@ -82,5 +83,171 @@ Clojure（以及所有的 Lisp）中的函数调用都写作 `(函数名 参数1 函数调用和函数定义的写法一样，代码和数据的写法一样，除了个别语法糖，Clojure 几乎没有别的语法了，一切都可以用列表表示，Clojure 程序就是一个个相互嵌套的列表。 -## 并不都是函数 +## To eval, or not to eval + +回看列表： + +```clojure +(list "a" "b" "c") +;; => ("a" "b" "c") +``` + +它返回的值是 `("a" "b" "c")`。为什么 `"a"` 作为列表的第一个元素，没有被当作操作的名字？为什么 `"b"` 和 `"c"` 没有被当作参数？ + +带着这个问题，先来理解 Eval 这个概念。你可能在 Python 和 JavaScript 里见过 `eval()` 函数，这个函数把字符串（也就是数据）当作代码来执行，像这样： + +```js +// 你现在就可以按下 Ctrl/Command + Shift + I 打开 Console +// 在你的浏览器里输入这段 JavaScript 代码： + +eval("1 + 1") +// => 2 +``` + +JavaScript 也可以用函数构造数组： + +```js +eval('Array("a", "b", "c")') +// => ['a', 'b', 'c'] +``` + +上面这段代码和下面这段是等价的： + +```js +Array("a", "b", "c") +// => ['a', 'b', 'c'] +``` + +让我们回到 Clojure，下面这两段代码也是等价的： + +```clojure +(list "a" "b" "c") +;; => ("a" "b" "c") +(eval '(list "a" "b" "c")) +;; => ("a" "b" "c") +``` + +等等，单独出现的那个 `'` 是什么？为什么不写成字符串？ + +不妨试试求值字符串会发生什么： + +```clojure +(eval "(list \"a\" \"b\" \"c\")") +;; => "(list \"a\" \"b\" \"c\")" +``` + +得到的是字符串本身！为什么会这样？ + +在 Clojure（以及所有的 Lisp）里，数据可以大致理解为两类：原子（atom）和形式（form）。括号里不能再分的东西就是原子，比如 `list` 和 `"a"` 都是原子，而 `(list "a" "b" "c")` 是形式。 + +对原子执行 `eval` 操作，或者说求值（evaluate），得到的是原子本身，比如 `(eval 1)` 得到的就是 `1`；对形式求值，就要把形式的第一个原子当作操作，剩下的原子当作参数——这就是我们在前一节建立的对 Clojure 的理解。 + +其实我们一直预设我们写的所有 Clojure 代码最终都会被求值。如果把一整个 Clojure 源代码文件当作形式（form）的集合，我们执行源代码的过程其实就是在对其中的形式求值（eval）。 + +理解 Eval 对理解 Lisp 非常重要，如果没理解，可以多读几遍。 + +回看这段代码： + +```clojure +(eval "(list \"a\" \"b\" \"c\")") +;; => "(list \"a\" \"b\" \"c\")" +``` + +`eval` 求值的是一个原子，一个字符串值，不是形式。 + +```clojure +(eval '(list "a" "b" "c")) +;; => ("a" "b" "c") +``` + +这段代码才是在对形式求值。是时候解释 `'` 是什么了。这个符号其实是个语法糖，上面的代码等价于： + +```clojure +(eval (quote (list "a" "b" "c"))) +;; => ("a" "b" "c") +``` + +我们不妨试试，没有这个 `quote`，最终会得到什么结果： + +```clojure +(eval (list "a" "b" "c")) +;; Execution error (ClassCastException) at user/eval19 (REPL:1). +;; class java.lang.String cannot be cast to class clojure.lang.IFn (java.lang.String is in module java.base of loader 'bootstrap'; clojure.lang.IFn is in unnamed module of loader 'app') +``` + +报错了！捋一下发生了什么：一般来说，执行函数之前，要先对函数的参数求值。`eval` 函数的参数求值后得到 `("a" "b" "c")`，于是上面的代码就变成了： + +```clojure +(eval ("a" "b" "c")) +;; Execution error (ClassCastException) at user/eval19 (REPL:1). +;; class java.lang.String cannot be cast to class clojure.lang.IFn (java.lang.String is in module java.base of loader 'bootstrap'; clojure.lang.IFn is in unnamed module of loader 'app') +``` + +Clojure 没办法把字符串 `"a"` 转换为函数类型的数据，所以报错了。 + +要保证 Clojure 不把这个列表误以为是函数调用，就要用到 `quote`。给形式打上引号，让 Clojure 把 `quote` 里面的东西当作数据而不是代码来处理。 + +写在源代码文件里的形式最终都会在运行时被求值（eval），如果想要一部分形式不被求值、被当作数据处理，就要打引号，用 `quote` 或者 `'` 标记。`quote` 看起来像函数，实际上是个特殊形式（special form），里面的参数不会被求值。 + +Clojure 代码在运行时默认被求值**一次**，若是多次求值，含义就会不同。 + +```clojure +(eval (eval '(list "a" "b" "c"))) +;; Execution error (ClassCastException) at user/eval27 (REPL:1). +;; class java.lang.String cannot be cast to class clojure.lang.IFn (java.lang.String is in module java.base of loader 'bootstrap'; clojure.lang.IFn is in unnamed module of loader 'app') +``` + +不妨练习一下，搞清楚上面这段代码被求值时发生了什么。 + +还有一些别的小练习： + +```clojure +;; 1. 为什么下面这两段代码是等价的？ +(eval (quote (println "Hello World"))) +(println "Hello World") +``` + +```clojure +;; 2. list 和 quote 的区别是什么？ +(list "a" "b" "c") +;; => ("a" "b" "c") +'("a" "b" "c") +;; => ("a" "b" "c") + +(list 1 (+ 1 1) 3) +;; => (1 2 3) +'(1 (+ 1 1) 3) +;; 猜猜这段代码会得到什么结果？ +``` + +## 代码即数据 + +不难发现，在 Clojure 中：代码即数据。代码不过是被 Eval 的数据，而数据不过是没有被 Eval 的代码，归根结底都是被括号包起来的形式，区别仅仅在于有没有被 Eval。 + +这么看来，我们可以对代码做非常有趣的事情： + +```clojure +(cons '+ (list 1 2 3)) +;; => (+ 1 2 3) +``` + +如你所见，我们用 `cons` 把 `+` 放在了数字列表的最前面。这个形式被 Eval 了一次得到 `(+ 1 2 3)`，不难想象再 Eval 一次会发生什么。 + +```clojure +(eval (cons '+ (list 1 2 3))) +;; => 6 +``` + +上述代码有个简便写法[^1]： + +```clojure +(apply + (list 1 2 3)) +;; => 6 +``` + +往列表里添加元素不过是冰山一角，我们能对数据做什么样的变换，就能对代码做什么样的变换。我们还能借助宏（macro）在求值前变换代码，来构造某些很方便的写法，按自己的想法拓展这门语言。具体的内容会在之后谈到，今天的内容已经够多了。 + +回见！ + +[^1]: 虽然大体一致，底层的逻辑其实是不同的，`apply` 并不是 `(eval (cons func args))` 的语法糖。不过，`eval` 和 `apply` 都调用了 `IFn` 接口的 `applyTo` 方法，详见：[clojure.lang.AFn](https://github.com/clojure/clojure/blob/b4ea0f824b2eea039dfc06b796ed601e35cbeab6/src/jvm/clojure/lang/AFn.java#L143-L425)、[clojure.lang.Compiler](https://github.com/clojure/clojure/blob/b4ea0f824b2eea039dfc06b796ed601e35cbeab6/src/jvm/clojure/lang/Compiler.java#L4215-L4231) 和 [clojure.core/apply](https://github.com/clojure/clojure/blob/b4ea0f824b2eea039dfc06b796ed601e35cbeab6/src/clj/clojure/core.clj#L662-L675)。Clojure 虽然是 Java 写的，但代码很易读。 |