第一章：简介

λ 更值得注意的是，它仍走在程序语言技术的最前面。懂 Lisp 的程序员会告诉你，有某种东西使 Lisp 与众不同。

Lisp 与众不同的部分原因是，它被设计成能够自己进化。你能用 Lisp 定义新的 Lisp 操作符。当新的抽象概念风行时（如面向对象程序设计），我们总是发现这些新概念在 Lisp 是最容易来实现的。Lisp 就像生物的 DNA 一样，这样的语言永远不会过时。

1.1 新的工具 (New Tools)

为什么要学 Lisp？因为它让你能做一些其它语言做不到的事情。如果你只想写一个函数来返回小于 n 的数字总和，那么用 Lisp 和 C 是差不多的：

; Lisp                   /* C */
(defun sum (n)           int sum(int n){
  (let ((s 0))             int i, s = 0;
    (dotimes (i n s)       for(i = 0; i < n; i++)
      (incf s i))))          s += i;
                            return(s);
                          }

如果你只想做这种简单的事情，那用什么语言都不重要。假设你想写一个函数，输入一个数 n ，返回把 n 与传入参数 (argument)相加的函数。

; Lisp
(defun addn (n)
  #'(lambda (x)
      (+ x n)))

在 C 语言中 addn 怎么实现？你根本写不出来。

你可能会想，谁会想做这样的事情？程序语言教你不要做它们没有提供的事情。你得针对每个程序语言，用其特定的思维来写程序，而且想得到你所不能描述的东西是很困难的。当我刚开始编程时 ── 用 Baisc ── 我不知道什么是递归，因为我根本不知道有这个东西。我是用 Basic 在思考。我只能用迭代的概念表达算法，所以我怎么会知道递归呢？

如果你没听过词法闭包 「Lexical Closure」 (上述 addn 的范例)，相信我， Lisp 程序员一直在使用它。很难找到任何长度的 Common Lisp 程序，没有用到闭包的好处。在 112 页前，你自己会持续使用它。

闭包仅是其中一个我们在别的语言找不到的抽象概念之一。另一个更有价值的 Lisp 特点是， Lisp 程序是用 Lisp 的数据结构来表示。这表示你可以写出会写程序的程序。人们真的需要这个吗？没错 ── 它们叫做宏，有经验的程序员也一直在使用它。学到 173 页你就可以自己写出自己的宏了。

有了宏、闭包以及运行期类型，Lisp 凌驾在面向对象程序设计之上。如果你了解上面那句话，也许你不应该阅读此书。你得充分了解 Lisp 才能明白为什么此言不虚。但这不是空泛之言。这是一个重要的论点，并且在 17 章用程序相当明确的证明了这点。

第二章到第十三章会循序渐进地介绍所有你需要理解第 17 章程序的概念。你的努力会有所回报：你会感到在 C++ 编程是窒碍难行的，就像有经验的 C++ 程序员用 Basic 编程会感到窒息一样。更加鼓舞人心的是，如果我们思考为什么会有这种感觉。 编写 Basic 对于平常用 C++ 编程是令人感到窒息的，是因为有经验的 C++ 程序员知道一些用 Basic 不可能表达出来的技术。同样地，学习 Lisp 不仅教你学会一门新的语言 ── 它教你崭新的并且更强大的程序思考方法。

1.2 新的技术 (New Techniques)

如上一节所提到的， Lisp 赋予你别的语言所没有的工具。不仅仅如此，就 Lisp 带来的新特性来说 ── 自动内存管理 (automatic memory management)，显式类型 (manifest typing)，闭包 (closures)等 ── 每一项都使得编程变得如此简单。结合起来，它们组成了一个关键的部分，使得一种新的编程方式是有可能的。

Lisp 被设计成可扩展的：让你定义自己的操作符。这是可能的，因为 Lisp 是由和你程序一样的函数与宏所构成的。所以扩展 Lisp 就和写一个 Lisp 程序一样简单。事实上，它是如此的容易（和有用），以至于扩展语言自身成了标准实践。当你在用 Lisp 语言編程时，你也在创造一个适合你的程序的语言。你由下而上地，也由上而下地工作。

几乎所有的程序，都可以从订作适合自己所需的语言中受益。然而越复杂的程序，由下而上的程序设计就显得越有价值。一个由下而上所设计出来的程序，可写成一系列的层，每层担任上一层的程序语言。 TeX 是最早使用这种方法所写的程序之一。你可以用任何语言由下而上地设计程序，但 Lisp 是本质上最适合这种方法的工具。

由下而上的编程方法，自然发展出可扩展的软件。如果你把由下而上的程序设计的原则，想成你程序的最上层，那这层就成为使用者的程序语言。正因可扩展的思想深植于 Lisp 当中，使得 Lisp 成为实现可扩展软件的理想语言。三个 1980 年代最成功的程序提供 Lisp 作为扩展自身的语言: GNU Emacs ， Autocad ，和 Interleaf 。

由下而上的编程方法，也是得到可重用软件的最好方法。写可重用软件的本质是把共同的地方从细节中分离出来，而由下而上的编程方法本质地创造这种分离。与其努力撰写一个庞大的应用，不如努力创造一个语言，用相对小的努力在这语言上撰写你的应用。和应用相关的特性集中在最上层，以下的层可以组成一个适合这种应用的语言 ── 还有什么比程序语言更具可重用性的呢？

Lisp 让你不仅编写出更复杂的程序，而且写的更快。 Lisp 程序通常很简短 ── Lisp 给了你更高的抽象化，所以你不用写太多代码。就像 Frederick Brooks 所指出的，编程所花的时间主要取决于程序的长度。因此仅仅根据这个单独的事实，就可以推断出用 Lisp 编程所花的时间较少。这种效果被 Lisp 的动态特点放大了：在 Lisp 中，编辑-编译-测试循环短到使编程像是即时的。

更高的抽象化与互动的环境，能改变各个机构开发软件的方式。术语快速建型描述了一种始于 Lisp 的编程方法：在 Lisp 里，你可以用比写规格说明更短的时间，写一个原型出来，而这种原型是高度抽象化的，可作为一个比用英语所写的更好的规格说明。而且 Lisp 让你可以轻易的从原型转成产品软件。当写一个考虑到速度的 Common Lisp 程序时，通过现代编译器的编译，Lisp 与其他的高阶语言所写的程序运行得一样快。

除非你相当熟悉 Lisp ，这个简介像是无意义的言论和冠冕堂皇的声明。Lisp 凌驾面向对象程序设计？ 你创造适合你程序的语言？ Lisp 编程是即时的？ 这些说法是什么意思？现在这些说法就像是枯竭的湖泊。随着你学到更多实际的 Lisp 特色，见过更多可运行的程序，这些说法就会被实际经验之水所充满，而有了明确的形状。

1.3 新的方法 (New Approach)

本书的目标之一是不仅是教授 Lisp 语言，而是教授一种新的编程方法，这种方法因为有了 Lisp 而有可能实现。这是一种你在未来会见得更多的方法。随着开发环境变得更强大，程序语言变得更抽象， Lisp 的编程风格正逐渐取代旧的规划-然后-实现 (plan-and-implement)的模式。

在旧的模式中，错误永远不应该出现。事前辛苦订出缜密的规格说明，确保程序完美的运行。理论上听起来不错。不幸地，规格说明是人写的，也是人来实现的。实际上结果是， 规划-然后-实现 模型不太有效。

身为 OS/360 的项目经理， Frederick Brooks 非常熟悉这种传统的模式。他也非常熟悉它的后果：

任何 OS/360 的用户很快的意识到它应该做得更好...再者，产品推迟，用了更多的内存，成本是估计的好几倍，效能一直不好，直到第一版后的好几个版本更新，效能才算还可以。

而这却描述了那个时代最成功系统之一。

旧模式的问题是它忽略了人的局限性。在旧模式中，你打赌规格说明不会有严重的缺失，实现它们不过是把规格转成代码的简单事情。经验显示这实在是非常坏的赌注。打赌规格说明是误导的，程序到处都是臭虫 (bug) 会更保险一点。

这其实就是新的编程模式所假设的。设法尽量降低错误的成本，而不是希望人们不犯错。错误的成本是修补它所花费的时间。使用强大的语言跟好的开发环境，这种成本会大幅地降低。编程风格可以更多地依靠探索，较少地依靠事前规划。

规划是一种必要之恶。它是评估风险的指标：越是危险，预先规划就显得更重要。强大的工具降低了风险，也降低了规划的需求。程序的设计可以从最有用的信息来源中受益：过去实作程序的经验。

Lisp 风格从 1960 年代一直朝着这个方向演进。你在 Lisp 中可以如此快速地写出原型，以致于你已历经好几个设计和实现的循环，而在旧的模式当中，你可能才刚写完规格说明。你不必担心设计的缺失，因为你将更快地发现它们。你也不用担心有那么多臭虫。当你用函数式风格来编程，你的臭虫只有局部的影响。当你使用一种很抽象的语言，某些臭虫(如迷途指针)不再可能发生，而剩下的臭虫很容易找出，因为你的程序更短了。当你有一个互动的开发环境，你可以即时修补臭虫，不必经历 编辑，编译，测试的漫长过程。

Lisp 风格会这么演进是因为它产生的结果。听起来很奇怪，少的规划意味着更好的设计。技术史上相似的例子不胜枚举。一个相似的变革发生在十五世纪的绘画圈里。在油画流行前，画家使用一种叫做蛋彩的材料来作画。蛋彩不能被混和或涂掉。犯错的代价非常高，也使得画家变得保守。后来随着油画颜料的出现，作画风格有了大幅地改变。油画“允许你再来一次”这对困难主题的处理，像是画人体，提供了决定性的有利条件。

新的材料不仅使画家更容易作画了。它使新的更大胆的作画方式成为可能。 Janson 写道：

如果没有油画颜料，弗拉芒大师们的征服可见的现实的口号就会大打折扣。于是，从技术的角度来说，也是如此，但他们当之无愧地称得上是“现代绘画之父”，油画颜料从此以后成为画家的基本颜料。

做为一种介质，蛋彩与油画颜料一样美丽。但油画颜料的弹性给想像力更大的发挥空间 ── 这是决定性的因素。

程序设计正经历着相同的改变。新的介质像是“动态的面向对象语言” ── 即 Lisp 。这不是说我们所有的软件在几年内都要用 Lisp 来写。从蛋彩到油画的转变也不是一夜完成的；油彩一开始只在领先的艺术中心流行，而且经常混合着蛋彩来使用。我们现在似乎正处于这个阶段。 Lisp 被大学，研究室和某些顶尖的公司所使用。同时，从 Lisp 借鉴的思想越来越多地出现在主流语言中：交互式编程环境 (interactive programming environment)、垃圾回收(garbage collection)、运行期类型 (run-time typing)，仅举其中几个。

强大的工具正降低探索的风险。这对程序员来说是好消息，因为意味者我们可以从事更有野心的项目。油画的确有这个效果。采用油画后的时期正是绘画的黄金时期。类似的迹象正在程序设计的领域中发生。