我也说说Emacs吧(6) - Lisp速成

佘京

2023-12-01

前面我们学习了基本操作，也走马观花地看了不少emacs lisp的代码。这一章我们做一个lisp的速成讲座。

Lisp的含义是表处理语言。它的代码组成结构都是用括号组成的表来表示的。Lisp中的功能，要么是以函数形式求值，要么本身就是一些特殊表。
比如在Lisp语言中，判断分支的if不是语句，也不是函数，而是一种特殊的表。定义函数的方式，也是用一种叫做defun的特殊表。

Lisp基本函数速成

首先我们搭建一下环境，随便建一个.el为扩展名的文件。然后，我们写一个helloworld的代码吧：

(message (concat "Hello" "," "World" "!"))

我们把光标停留在这行上，然后执行C-x C-e，或者执行命令eval-last-sexp，结果就会在下边的状态栏上打印Hello,World.

下面函数的实验，我们就都采用这个方式来进行。

查找函数的帮助

将光标放到要查询的函数上，比如在message中，运行C-h f，就可以查询message函数的帮助文档。

算术函数

加法 +

例：

(message "%d" (+ 1 1))

减法 -

(message "%d" (- 1 1))

乘法 *

例：

(message "%d" (* 123456789 987654321))

注意，在emacs lisp中，数字是会溢出的。
例错误：

(message "%d" (* 123456789 3145926535897932384626433832795928841971))

会报下面的错：

  debug(error (overflow-error "3145926535897932384626433832795928841971"))

除法 /

需要注意的是，在emacs lisp中，除法结果是整数：

(message "%d" (/ 128.1 3.0))

结果是42

求余 %

需要注意的是，如果不是整数求余的话，会报错的。

例：

(message "%d" (% 128.1 3.0))

会报下面的错：

Debugger entered--Lisp error: (wrong-type-argument integer-or-marker-p 128.1)
  %(128.1 3.0)
  (message "%d" (% 128.1 3.0))
  eval((message "%d" (% 128.1 3.0)))

如果不知道integer-or-marker-p函数的含义，还是老办法，光标移到过去，然后运行C-h f(describe function)去查询它的文档。

加1 1+

例：

(message "%d" (1+ 1))

等价于

(message "%d" (+ 1 1))

减1 1-

与1+完全类似。
例：

(message "%d" (1- 1))

数学函数

求e的阶乘，exp函数

(message "%d" (exp 10))

结果是22026，请注意结果是整数。

求阶乘函数 expt

(message "%d" (expt 2 8))

结果是256，2的8次方。

求对数函数 log

如果给两个参数，那么就log a b，是求以b为底的a的对数。如果省略b，则默认值为e.

(message "%d" (log 256 2))
(message "%d" (log 100))

输出为8和4.

平方根函数 sqrt

(message "The square root of 128 is:%d" (sqrt 128))

输出为：

"The square root of 128 is:11"

求绝对值函数

(message "The absolute vaule of -1 is:%d" (abs -1))

输出为：

The absolute vaule of -1 is:1

三角函数

sin, cos, tan都是例行公事的函数，反函数是asin, acos, atan,

(message "%d" (sin 0))
(message "%d" (cos 0))
(message "%d" (tan 1))
(message "%d" (asin 1))
(message "%d" (acos 1))

逻辑运算

两数逻辑与 logand
两数逻辑或 logior
两数逻辑异或 logxor
两数逻辑非 lognot

例：

(message "%d" (logand 1 0))
(message "%d" (logior 1 0))
(message "%d" (logxor 1 0))
(message "%d" (lognot 0))

第一个1与0为0. 第二个1或0为1. 第三个1与0异或为1. 第四个0取非是-1.

逻辑运算特殊表

在实际编程中，用于与或非逻辑运算的是几个特殊表：

与 and: 对每个参数进行求值，直到遇上一个nil
或 or: 对每个参数进行求值，直到遇上一个非nil
非 not：not是nil别名。其实取反就是判断一个逻辑值是否为nil.

比较函数

=: 等于
>: 大于
<: 小于
>=: 大于或等于
<=: 小于或等于
/=: 不等于
eq: 等于

例：

(/= (logand 1 0) (lognot 1))

判断函数

atom: 判断是不是一个原子
listp: 判断是不是一个列表
null: 判断是不是空
stringp: 判断是不是一个字符串
characterp: 判断是不是一个字符
symbolp: 判断是不是一个符号
zerop: 判断是不是0.
intergerp: 判断是不是整数

(atom ())
(listp ())
(null ())
(stringp "Hello")
(characterp "h")
(symbolp nil)
(numberp 1)
(zerop 0)
(integerp 1)

if特殊表

学习了若干判断函数，我们当然需要一个控制结构来使用它，这个控制结构就是if特殊表。if是个特殊表，而不是函数，当然对于我们初学使用来说，这个区别并不重要。
if特殊表的结构是(if 条件判断 THEN表 ELSE表 ... )
如果判断为非nil，则执行THEN表，否则执行ELSE表。
我们看个例子:

(if (atom ()) (message "() is an atom") (message "() is not an atom"))

输出当然是：() is an atom

cond特殊表

当条件特别多时，if特殊表嵌套可能会导致控制结构比较乱。这时我们可以使用cond特殊表来解决，cond特殊表的结构为：(cond 表1 表2 ...)
cond特殊表的会一直执行后面的表，直至遇到任何一个表的值为非nil为止。
每个cond中的表都是由两部分组成：判断条件和其他值。cond特殊表执行时，会首先检查判断条件是否nil，如果为nil则继续执行，否则就返回非nil表后面的值。
我们还是通过一个例子来学习：

 (cond ((= x y) "x and y are the same")
    ((> x y) "x is greater than y")
    ((< x y) "x is less than y"))

定义函数 - defun特殊表

学习了这么多预定义的函数，我们是不是也跃跃欲试，打算写几个自己定义的函数了呢？
Emacs Lisp的函数定义要比Common Lisp多几样东西。因为我们前面讲了，emacs lisp的函数就是我们正常调用的命令，所以它要定义交互方式，要定义函数文档。不过好在这两部分都是可选的，完全不知道的情况下，仍然能写出可以正确执行的函数来。

emacs lisp的defun特殊表的格式如下:
(defun 函数名 (形参列表) "可选的函数文档" (interactive;可选的交再继续方式)
函数体)

我们先写个简版的,实现判断一个数是不是偶数的函数：

(defun evenp (x)
  (if (= 0 (% x 2)) t
    nil))
(evenp 2)

我们再将其加上描述文档，同时加上一个是不是整数的判断：

(defun evenp (x)
  "Check if x is an even number or not"
  (if (and (integerp x) (= 0 (% x 2))) t
    nil))

到目前为止，虽然看起来用括号不太习惯，但是我们已经学会用defun特殊表定义函数，用if和cond特殊表来实现判断。好像也没什么复杂的嘛？

学习了之后再回头看我们之前贴过的代码，是不是一下子就好懂了很多呢？
比如这个set-mark-command，不就是几个cond特殊表的组合么：

(defun set-mark-command (arg)
...
  (cond ((eq transient-mark-mode 'lambda)
     (kill-local-variable 'transient-mark-mode))
    ((eq (car-safe transient-mark-mode) 'only)
     (deactivate-mark)))
  (cond
   ((and (consp arg) (> (prefix-numeric-value arg) 4))
    (push-mark-command nil))
   ((not (eq this-command 'set-mark-command))
    (if arg
    (pop-to-mark-command)
      (push-mark-command t)))
   ((and set-mark-command-repeat-pop
     (eq last-command 'pop-global-mark)
     (not arg))
    (setq this-command 'pop-global-mark)
    (pop-global-mark))
   ((or (and set-mark-command-repeat-pop
             (eq last-command 'pop-to-mark-command))
        arg)
    (setq this-command 'pop-to-mark-command)
    (pop-to-mark-command))
   ((eq last-command 'set-mark-command)
    (if (region-active-p)
        (progn
          (deactivate-mark)
          (message "Mark deactivated"))
      (activate-mark)
      (message "Mark activated")))
   (t
    (push-mark-command nil))))

遇到具体的函数，我们都可以通过describe-function函数去查看它的文档和代码。

我们先只求会用，有个感性的认识，之后基础回头再补。

小结

几个特殊表：

if特殊表：用来进行判断
cond特殊表：多分支判断
and特殊表：求值直到遇见nil为止
or特殊表：求值直到遇见非nil为止
defun特殊表：用来定义函数

有了上面的知识，分支、子程序结构都有了，我们可以像写命令式语言一样写代码了。