Lisp发展现状及未来展望

解晨

摘要：自从世界上第一个高级编程语言Fortran诞生以来，高级编程语言已经发展了近六十年，无数的优秀语言先后问世，至今全世界已有几百种语言。Lisp，作为与Fortran同时代诞生的元老级高级编程语言之一，与Fortran一同引领着编程语言设计的两大方向，一直被一些优秀的计算机专家所喜爱，在编程语言世界里举足轻重。该文探究了Lisp的历史与发展，并对其未来做出了展望。

关键词：Lisp编程； Lisp方言；计算机编程；小众语言

中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2012)36-8669-03

计算机，由硬件系统和软件系统两部分构成。硬件系统，是完成计算的一系列物理设备；软件系统，则是计算机程序或使机器硬件工作的指令集。编程语言便是程序员控制这个指令集的工具。

在计算机刚被发明的时候，程序员通过直接编写0和1组成的机器指令对计算机进行控制，这是真正的计算机能直接识别的编程语言。然而对于人类来说，直接使用这两个数字来进行编程，真是无比痛苦，尤其开发大型程序，面对成千上万的0和1，程序员往往会精神崩溃。由此汇编语言应运而生。但是汇编语言也只是将一些机器指令换成了人类能看懂的名字，对编程来说并无实质性的进展。如计算机的加法命令，机器指令为11001101，汇编语言则只是将其改成了add。

使用汇编语言编程，与使用机器指令一样，程序员费了九牛二虎之力，却只能让大多数计算机做一些很简单的事。最终，为了能轻松的编程，也为了能高效的编程，高级编程语言终于千呼万唤始出来。

表处理语言List Processor，也就是Lisp语言，便是作为最早的高级编程语言之一出现于世。

1 Lisp的发明

1959年，当时人工智能这个学科刚被提出不久，作为人工智能专家的约翰·麦卡锡（John McCarthy），为了能轻松描述人工智能的各种算法，发表了具有重大历史意义的一篇论文：“Recursive Functions of System Expressions and their Computation by Machine，Part 1”。在这篇论文里，麦卡锡介绍了一种运行于当时IBM704计算机上的列表处理语言，全称为List Processing，这便是最初的Lisp语言设想。

其实麦卡锡并没有打算把Lisp设计成一种编程语言，他“设计这种书写法完全是为了满足论文写作的需要”。然而，麦卡锡一个叫史蒂夫·拉塞尔（第一个电脑游戏的作者）的学生，看到了论文中有关定义，意识到可以将Lisp做成一种实际的编程语言，于是Lisp语言最终诞生于世。

Lisp是世界上第二个出现的高级编程语言，第一个是著名的Fortran。作为高级编程语言的两大始祖，这两门语言也代表了语言设计的两个不同方向。Fortran一开始就是作为编程语言而被设计，以计算机硬件构架为基础；而Lisp则是从纯理论中诞生，以数学为其设计基础。自从这两门语言出现后，高级编程语言的设计就不断在Fortran和Lisp所代表的两个方向中进行折中。

2 Lisp的九大思想

Lisp语言被设计时，包含了时任编程领域的九种新思想，其中一些思想已成为现今编程语言的基础，另一些则成为设计语言的目标。

这九种思想大致如下：

2.1 条件结构

条件结构是时下各种高级语言的基础结构之一，而Fortran最开始没有条件构。

2.2 函数作为一种数据类型而存在

函数与整数、字符串一样，在Lisp中作为数据类型，可储存在变量中，也可作为参数传递，拥有一切数据类型该有的功能。

2.3 递归

Lisp本身很多函数以递归形式出现，是第一个支持递归的高级编程语言。

2.4 动态类型变量

在Lisp中，所有的变量都为指针，都为实际储存的数据的地址。指针有类型之分，而变量本身没有。

2.5 垃圾回收

垃圾回收，是当一个变量再也用不到时，程序会自动对这个变量进行回收，释放它所占的储存空间。

2.6 程序由表达式构成

用Lisp所写的程序是由一些表达式树所构成的集合，每个表达式都有返回值。Fortran和以后众多的编程语言的程序则由表达式和语句构成。

2.7 符号类型

在Lisp中，符号是一种指针，指向字符串。

2.8 整个代码用符号和常量组成的树形表示法

2.9 整个语言无论何时都是可用的

Lisp不区分像其他高级语言中存在的读取期、编译期和运行期，整个代码可以在任何时候运行。

在高级编程语言发展的早期，语言的各种设计原则主要由计算机硬件条件决定，因此这九种思想未完全被大众所接受。

随着时代的发展，计算机硬件性能越来越强大，各种语言的设计思想，开始向这九大思想靠近。至今，这九种思想仍是设计高级编程语言所努力达到与接近的目标。我们可以看到，在一些语言的上手文档里，比如Java或者C#，有不少诸如垃圾回收、函数作为参数传递等被大肆称赞的段落。更有学者称，现今著名的编程语言Python，就是在模仿Lisp。

迄今为止，Lisp已经存在近六十年了，几乎与计算机这门学科有着同样悠久的历史。Lisp的历史与发展，也可谓是计算机学科的一个缩影。

3 Lisp的历史与发展

自20世纪50年代Lisp被发明后，Lisp在各大计算机主流分支皆得到了发展。

在这里，不得不介绍Lisp的一个特有功能——宏，这是一种能生成代码的代码，对Lisp的发展起着重大影响。“宏”这一功能的存在，使得Lisp程序员可以根据程序设计的需要，或按自已的习惯，对Lisp进行扩展。当扩展的规模达到一定程度，便发展出了一种与原版Lisp不太相同的新语言。另外，不同的程序员和组织，其扩展的语言也大有不同。这些被扩展的Lisp语言，便被称为Lisp方言。

1975年，美国麻省理工学院（MIT）为了训练人的机械化思维，开发出了Lisp的著名方言之一：Scheme。著名的MIT计算机学科教材《计算机程序的构造和解释》（Structure and Interpretation of Computer Programs）就是通篇用Scheme进行算法程序描述。

到了20世纪80年代，Lisp得到了空前发展，是其黄金年代。

首先，这是一个人工智能（AI）繁荣昌盛的年代。Lisp本身就是由“人工智能之父”约翰·麦卡锡提出，其适于简洁表达算法的性质，再加上本身超前的九种思想，使得Lisp被当时的AI程序员们视为AI编程至宝。

同时，Lisp是从纯理论中诞生，所代表的是符号处理，当时常规的计算机适用于数值处理，并不能十分恰当地满足Lisp的编程需要。因此，20世纪80年代出现了专门用来运行Lisp的计算机——Lisp机，此后更是出现了许多生产Lisp机的商家，如symbolics 公司,德州仪器公司,Xerox公司,Integrated Inferenee Maehines公司等。20世纪80年代日本开始研制第五代计算机时，更是宣布以符号处理语言作为计算机核心语言。

在计算机制图领域，美国Autodesk公司推出的计算机辅助设计软件AutoCAD，是国际上广为流行的绘图工具，广泛应用于工程制图、工业制图、服装加工、电子工业、土木建筑等行业。从1985年起，由于使用Lisp可大量节省工程师进行开发的时间，Autodesk公司决定将Lisp作为AutoCAD的扩展语言，并随后开发了另一个著名的Lisp方言：AutoLisp。在该年的制图软件AutoCADV2.17- V2.18中，AutoLisp雏形初现。在1987年的版本AutoCADR3.0中，AutoLisp正式出现。从此AutoLisp的时代被开启。

此外， Lisp也被用于著名的文本编辑器Emacs，并发展出了方言Elisp。

进入20世纪90年代，Lisp在经历了80年代的发展后，形成了众多的方言版本。如此多的方言给Lisp程序员带来了一定的麻烦，用不同方言写出的程序无法兼容，导致很多程序无法移植与共享。早在1981年，考虑到Lisp能任意产生方言这一无法控制的特性，一个由Lisp黑客组织的草根组织成立，希望集众Lisp方言之长，定义出一个新的标准化Lisp方言，以便各Lisp程序互相兼容，这就是现在最流行的Lisp方言Common Lisp的最初版。最终，在1994年，Common Lisp标准由美国国家标准协会（ANSI）发布的ANSI X3.226-1994所定义。Common Lisp的应用很多，最著名的要数著名黑客保罗·格雷厄姆用Common Lisp创建的第一个互联网软件Viaweb，即后来雅虎的Yahoo Store，这个意义非凡的软件最终开启了互联网软件时代。

Lisp发展至今日，已形成了一个语言家族。

4 Lisp未来展望

时至今日，古老的高级编程语言Lisp仍在不断自我更新。然而，如今Lisp的两大主要流行方言，Scheme和Common Lisp，似乎却处于编程语言的边缘地带，作为一门小众语言存在。

毫无疑问，Lisp有着一批为数不多的狂热崇拜者，这其中不乏许多优秀黑客。黑客在这里的定义很广泛，包括一切优秀计算机专家。但是更多接触过Lisp的人士却认为：这只是一门没什么实际用处的语言，只适合做一些学术研究。

从作者本人的观点来看，Lisp并不仅仅只适合做学术研究，其应用很多，但如文中所述，Lisp方言众多，由于各方言互不兼容，导致很多程序运行非常困难，对Lisp的应用造成了一定的阻碍。但这并不影响Lisp作为一门优秀的语言继续发展下去。正如黑客保罗·格雷厄姆所说的，Lisp的本质是数学，数学是不会过时的，更谈不上淘汰。Lisp如今虽然只是一门小众语言，但支持Lisp的人士大多是优秀的计算机专家，这使得Lisp拥有足够的资本生存下去。作者从一些网上资料中了解到，对Lisp为什么没有流行起来，这些专家也做过探讨，原因主要有以下两点：1.大部分程序员习惯用类似C语言的语法和思维方式去编程，而Lisp的语法习惯和思维方式与程序员的惯性思维不同，导致Lisp程序乏人问津；2.Lisp一开始就不是以计算机硬件构架为基础而设计，由于其被提出的年代过早，计算机硬件跟不上其超前的思想，因此未能被大众所接受，当计算机硬件的性能发展到足够强大时，又有众多新语言出现，导致Lisp失去流行时机。

目前来看，Lisp在未来几年依旧会以语言家族的形式存在发展下去，并且在一段时间内，依然是作为一门小众语言而生存。

但作为一门仅存在于少数优秀计算机专家手中的小众语言，反而给古老的Lisp增添了几分传奇色彩。正像一些优秀黑客的想法那样：“Lisp现在就应该是一门小众语言，让这门语言掌握在少数精英分子手中并没有什么不好，就让它作为一件秘密武器，成为一门传奇的小众语言吧！”

参考文献：

[1] Seibel P.Practical Common Lisp[M].北京:人民邮电出版社,2011.

[2] Graham P.Hackers and Painters[M].北京:人民邮电出版社,2011.

[3] Paul Graham.On Lisp[Z].2007.

[4] Abelson H,Sussman G J,Julie S.Structure and Interpretation of Computer Programs[M].北京:机械工业出版社,中信出版社,2010.