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编程问答

Scheme 语言概要

發布時間：2025/6/15 编程问答 25 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Scheme 语言概要小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

作為Lisp 變體，Scheme 是一門非常簡潔的計算語言，使用它的編程人員可以擺脫語言本身的復雜性，把注意力集中到更重要的問題上，從而使語言真正成為解決問題的工具。本文分為上、?下兩部分來介紹 scheme 語言。

一．Scheme語言的特點

Scheme語言是LISP語言的一個方言(或說成變種)，它誕生于1975年的MIT，對于這個有近三十年歷史的編程語言來說，它并沒有象C++，java，C#那樣受到商業領域的青睞，在國內更是顯為人知。但它在國外的計算機教育領域內卻是有著廣泛應用的，有很多人學的第一門計算機語言就是Scheme語言。

它是一個小巧而又強大的語言，作為一個多用途的編程語言，它可以作為腳本語言使用，也可以作為應用軟件的擴展語言來使用，它具有元語言特性，還有很多獨到的特色,以致于它被稱為編程語言中的"皇后"。

下面是洪峰對Scheme語言的編程特色的歸納：

詞法定界（Lexical Scoping）
動態類型（Dynamic Typing）
良好的可擴展性
尾遞歸（Tail Recursive）
函數可以作為值返回
支持一流的計算連續
傳值調用（passing-by-value）
算術運算相對獨立

本文的目的是讓有編程基礎（那怕是一點點）的朋友能盡快的掌握Scheme語言的語法規則，如果您在讀完本文后，發現自己已經會用Scheme語言了，那么我的目的就達到了。

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二．Scheme語言的標準與實現

R5RS (Revised(5) Report on the Algorithmic Language Scheme)

Scheme語言的語法規則的第5次修正稿，1998年制定，即Scheme語言的現行標準，目前大多數Scheme語言的實現都將達到或遵循此標準，并且幾乎都加入了一些屬于自己的擴展特色。

Guile (GNU's extension language)

Guile是GNU工程的一個項目，它是GNU擴展語言庫，它也是Scheme語言的一個具體實現；如果你將它作為一個庫打包，可以把它鏈接到你的應用程序中去，使你的應用程序具有自己的腳本語言，這個腳本語言目前就是Scheme語言。

Guile可以在LINUX和一些UNIX系統上運行，下面是簡單的安裝過程：

下載guile-1.6.4版，文件名為guile-1.6.4.tar.gz，執行下面的命令：

tar xvfz guile-1.6.4.tar.gz cd guile-1.6.4 ./configure make make install

如此，即可以執行命令guile，進入guile>提示符狀態，輸入調試Scheme程序代碼了，本文的所有代碼都是在guile下調試通過。

其它實現

除了Guile外，Scheme語言的實現還有很多，如：GNU/MIT-Scheme， SCI，Scheme48，DrScheme等，它們大多是開源的，可以自由下載安裝使用，并且跨平臺的實現也很多。你會發現既有象basic的Scheme語言解釋器，也有將Scheme語言編譯成C語言的編譯器，也有象JAVA那樣將Scheme語言代碼編譯成虛擬機代碼的編譯器。

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三．基本概念

注釋

Scheme語言中的注釋是單行注釋，以分號[;]開始一直到行尾結束，其中間的內容為注釋，在程序運行時不做處理，如：

; this is a scheme comment line.

標準的Scheme語言定義中沒有多行注釋，不過在它的實現中幾乎都有。在Guile中就有多行注釋，以符號組合"#!"開始，以相反的另一符號組合"!#"結束，其中內容為注釋，如：

#! there are scheme comment area. you can write mulity lines here . !#

注意的是，符號組合"#!"和"!#"一定分做兩行來寫。

Scheme用做腳本語言

Scheme語言可以象sh，perl，python等語言那樣作為一種腳本語言來使用，用它來編寫可執行腳本，在Linux中如果通過Guile用Scheme語言寫可執行腳本，它的第一行和第二行一般是類似下面的內容：

#! /usr/local/bin/guile -s !#

這樣的話代碼在運行時會自動調用Guile來解釋執行，標準的文件尾綴是".scm"。

塊(form)

塊(form)是Scheme語言中的最小程序單元，一個Scheme語言程序是由一個或多個form構成。沒有特殊說明的情況下 form 都由小括號括起來，形如：

(define x 123) (+ 1 2) (* 4 5 6) (display "hello world")

一個 form 也可以是一個表達式，一個變量定義，也可以是一個過程。

form嵌套

Scheme語言中允許form的嵌套，這使它可以輕松的實現復雜的表達式，同時也是一種非常有自己特色的表達式。下圖示意了嵌套的稍復雜一點的表達式的運算過程：

變量定義

可以用define來定義一個變量，形式如下：?
(define 變量名值)

如： (define x 123) ，定義一個變量x，其值為123。

更改變量的值

可以用set!來改變變量的值，格式如下：?
(set! 變量名值)

如： (set! x "hello") ，將變量x的值改為"hello" 。

Scheme語言是一種高級語言，和很多高級語言(如python，perl)一樣，它的變量類型不是固定的，可以隨時改變。

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四．數據類型

1. 簡單數據類型

邏輯型(boolean)

最基本的數據類型，也是很多計算機語言中都支持的最簡單的數據類型，只能取兩個值：#t，相當于其它計算機語言中的 TRUE；#f，相當于其它計算機語言中的 FALSE。

Scheme語言中的boolean類型只有一種操作：not。其意為取相反的值，即：

(not #f) => #t(not #t) => #f

not的引用，與邏輯非運算操作類似

guile> (not 1) #f guile> (not (list 1 2 3)) #f guile> (not 'a) #f

從上面的操作中可以看出來，只要not后面的參數不是邏輯型，其返回值均為#f。

數字型(number)

它又分為四種子類型：整型(integer)，有理數型(rational)，實型(real)，復數型(complex)；它們又被統一稱為數字類型(number)。

如：復數型(complex) 可以定義為 (define c 3+2i)?
實數型（real）可以定義為 (define f 22/7)?
有理數型（rational）可以定義為 (define p 3.1415)?
整數型(integer) 可以定義為 (define i 123)

Scheme語言中，數字類型的數據還可以按照進制分類，即二進制，八進制，十進制和十六進制，在外觀形式上它們分別以符號組合 #b、 #o、 #d、 #x 來作為表示數字進制類型的前綴，其中表示十進制的#d可以省略不寫，如：二進制的 #b1010 ，八進制的 #o567，十進制的123或 #d123，十六進制的 #x1afc 。

Scheme語言的這種嚴格按照數學定理來為數字類型進行分類的方法可以看出Scheme語言里面滲透著很深的數學思想，Scheme語言是由數學家們創造出來的，在這方面表現得也比較鮮明。

字符型(char)

Scheme語言中的字符型數據均以符號組合 "#\" 開始，表示單個字符，可以是字母、數字或"[ ! $ % & * + - . / : %lt; = > ? @ ^ _ ~ ]"等等其它字符，如：?
#\A 表示大寫字母A，#\0表示字符0，?
其中特殊字符有：#\space 表示空格符和 #\newline 表示換行符。

符號型(symbol)

符號類型是Scheme語言中有多種用途的符號名稱，它可以是單詞，用括號括起來的多個單詞，也可以是無意義的字母組合或符號組合，它在某種意義上可以理解為C中的枚舉類型。看下面的操作：

guile> (define a (quote xyz)) ; 定義變量a為符號類型，值為xyz guile> a xyz guile> (define xyz 'a) ; 定義變量xyz為符號類型，值為a guile> xyz a

此處也說明單引號' 與quote是等價的，并且更簡單一些。符號類型與字符串不同的是符號類型不能象字符串那樣可以取得長度或改變其中某一成員字符的值，但二者之間可以互相轉換。

2. 復合數據類型

可以說復合數據類型是由基本的簡單數據類型通過某種方式加以組合形成的數據類型，特點是可以容納多種或多個單一的簡單數據類型的數據，多數是基于某一種數學模型創建的。

字符串(string) 由多個字符組成的數據類型，可以直接寫成由雙引號括起的內容，如："hello" 。下面是Guile中的字符串定義和相關操作：

guile> (define name "tomson") guile> name "tomson" guile> (string-length name) ; 取字符串的長度 6 guile> (string-set! name 0 #\g) ; 更改字符串首字母(第0個字符)為小寫字母g (#\g) guile> name "gomson" guile> (string-ref name 3) ; 取得字符串左側第3個字符（從0開始） #\s

字符串還可以用下面的形式定義：

guile> (define other (string #\h #\e #\l #\l #\o )) guile> other "hello"

字符串中出現引號時用反斜線加引號代替，如："abc\"def" 。

點對(pair)

我把它譯成"點對"，它是一種非常有趣的類型，也是一些其它類型的基礎類型，它是由一個點和被它分隔開的兩個所值組成的。形如： (1 . 2) 或 (a . b) ，注意的是點的兩邊有空格。

這是最簡單的復合數據類型，同是它也是其它復合數據類型的基礎類型，如列表類型（list）就是由它來實現的。

按照Scheme語言說明中的慣例，以下我們用符號組合 "=>" 來表示表達式的值。

它用cons來定義，如： (cons 8 9) =>(8 . 9)

其中在點前面的值被稱為 car ，在點后面的值被稱為 cdr ，car和cdr同時又成為取pair的這兩個值的過程，如：

(define p (cons 4 5)) => (4 . 5) (car p) => 4 (cdr p) => 5

還可以用set-car! 和 set-cdr! 來分別設定這兩個值：

(set-car! p "hello") (set-cdr! p "good")

如此，以前定義的 p 又變成了 ("hello" . "good") 這個樣子了。

列表(list)

列表是由多個相同或不同的數據連續組成的數據類型，它是編程中最常用的復合數據類型之一，很多過程操作都與它相關。下面是在Guile中列表的定義和相關操作：

guile> (define la (list 1 2 3 4 )) guile> la (1 2 3 4) guile> (length la) ; 取得列表的長度 4 guile> (list-ref la 3) ; 取得列表第3項的值（從0開始） 4 guile> (list-set! la 2 99) ; 設定列表第2項的值為99 99 guile> la (1 2 99 4) guile> (define y (make-list 5 6)) ;創建列表 guile> y (6 6 6 6 6)

make-list用來創建列表，第一個參數是列表的長度，第二個參數是列表中添充的內容；還可以實現多重列表，即列表的元素也是列表，如：(list (list 1 2 3) (list 4 5 6))。

列表與pair的關系

回過頭來，我們再看看下面的定義：

guile> (define a (cons 1 (cons 2 (cons 3 '())))) guile> a (1 2 3)

由上可見，a本來是我們上面定義的點對，最后形成的卻是列表。事實上列表是在點對的基礎上形成的一種特殊格式。

再看下面的代碼：

guile> (define ls (list 1 2 3 4)) guile> ls (1 2 3 4) guile> (list? ls) #t guile> (pair? ls) #t

由此可見，list是pair的子類型，list一定是一個pair，而pair不是list。

guile> (car ls) 1 guile> (cdr ls) (2 3 4)

其cdr又是一個列表，可見用于pair的操作過程大多可以用于list。

guile> (cadr ls) ; 此"點對"對象的cdr的car 2 guile> (cddr ls) ; 此"點對"對象的cdr的cdr (3 4) guile> (caddr ls) ; 此"點對"對象的cdr的cdr的car 3 guile> (cdddr ls) ; 此"點對"對象的cdr的cdr的cdr (4)

上在的操作中用到的cadr，cdddr等過程是專門對PAIR型數據再復合形成的數據操作的過程，最多可以支持在中間加四位a或d，如cdddr，caaddr等。

下圖表示了由pairs定義形成的列表：

這個列表可以由pair定義為如下形式：
(define x (cons 'a (cons 'b (cons 'c (cons 'd '())))))
而列表的實際內容則為：(a b c d)

由pair類型還可以看出它可以輕松的表示樹型結構，尤其是標準的二叉樹。

向量（vector）

可以說是一個非常好用的類型，是一種元素按整數來索引的對象，異源的數據結構，在占用空間上比同樣元素的列表要少，在外觀上：

列表示為： (1 2 3 4)?
VECTOR表示為： #(1 2 3 4)?
可以正常定義：(define v (vector 3 4 5))?
也可以直接定義：(define v #(3 4 5))

vector是一種比較常用的復合類型，它的元素索引從0開始，至第 n-1 結束，這一點有點類似C語言中的數組。

關于向量表（vector）的常用操作過程：
guile> (define v (vector 1 2 3 4 5)) guile> v #(1 2 3 4 5) guile> (vector-ref v 0) ; 求第n個變量的值 1 guile> (vector-length v) ; 求vector的長度 5 guile> (vector-set! v 2 "abc") ; 設定vector第n個元素的值 guile> v #(1 2 "abc" 4 5) guile> (define x (make-vector 5 6)) ; 創建向量表 guile> x #(6 6 6 6 6)
make-vector用來創建一個向量表，第一個參數是數量，后一個參數是添充的值，這和列表中的make-list非常相似。

我們可以看出，在Scheme語言中，每種數據類型都有一些基本的和它相關的操作過程，如字符串，列表等相關的操作，這些操作過程都很有規律，過程名的單詞之間都用-號隔開，很容易理解。對于學過C++的朋友來說，更類似于某個對象的方法，只不過表現的形式不同了。

3. 類型的判斷、比較、運算、轉換與方法

類型判斷

Scheme語言中所有判斷都是用類型名加問號再加相應的常量或變量構成，形如：

(類型? 變量)

Scheme語言在類型定義中有比較嚴格的界定，如在C語言等一些語言中數字0來代替邏輯類型數據False，在Scheme語言中是不允許的。

以下為常見的類型判斷和附加說明：

邏輯型：

(boolean? #t) => #t (boolean? #f) => #t 因為#t和#f都是boolean類型，所以其值為#t (boolean? 2) => #f 因為2是數字類型，所以其值為 #f

字符型

(char? #\space) => #t (char? #\newline) => #t 以上兩個特殊字符：空格和換行 (char? #\f) => #t 小寫字母 f (char? #\;) => #t 分號 ; (char? #\5) => #t 字符 5 ，以上這些都是正確的，所以返回值都是 #t (char? 5) => #f 這是數字 5 ，不是字符類型，所以返回 #f

數字型

(integer? 1) => #t (integer? 2345) => #t (integer? -90) => #t 以上三個數均為整數 (integer? 8.9) => #f 8.9不整數 (rational? 22/7) => #t (rational? 2.3) => #t (real? 1.2) => #t (real? 3.14159) => #t (real? -198.34) => #t 以上三個數均為實數型 (real? 23) => #t 因為整型屬于實型 (number? 5) => #t (number? 2.345) => #t (number? 22/7) => #t

其它型

(null? '()) => #t ; null意為空類型，它表示為 '() ，即括號里什么都沒有的符號 (null? 5) => #f (define x 123) 定義變量x其值為123 (symbol? x) => #f (symbol? 'x) => #t ; 此時 'x 為符號x，并不表示變量x的值

在Scheme語言中如此眾多的類型判斷功能，使得Scheme語言有著非常好的自省功能。即在判斷過程的參數是否附合過程的要求。

比較運算

Scheme語言中可以用<，>，<=，>=，= 來判斷數字類型值或表達式的關系，如判斷變量x是否等于零，它的形式是這樣的：(= x 0) ，如x的值為0則表達式的值為#t，否則為#f。

還有下面的操作：

(eqv? 34 34) => #t (= 34 34) => #t

以上兩個form功能相同，說明 eqv? 也可以用于數字的判斷。

在Scheme語言中有三種相等的定義，兩個變量正好是同一個對象；兩個對象具有相同的值；兩個對象具有相同的結構并且結構中的內容相同。除了上面提到的符號判斷過程和eqv?外，還有eq?和equal?也是判斷是否相等的過程。

eq?，eqv?，equal?

eq?，eqv?和equal?是三個判斷兩個參數是否相等的過程，其中eq?和eqv?的功能基本是相同的，只在不同的Scheme語言中表現不一樣。

eq?是判斷兩個參數是否指向同一個對象，如果是才返回#t；equal?則是判斷兩個對象是否具有相同的結構并且結構中的內容是否相同，它用eq?來比較結構中成員的數量；equal?多用來判斷點對，列表，向量表，字符串等復合結構數據類型。

guile> (define v (vector 3 4 5)) guile> (define w #(3 4 5)) ; w和v都是vector類型，具有相同的值#(3 4 5) guile> (eq? v w) #f ; 此時w和v是兩個對象 guile> (equal? v w) #t ; 符合equal?的判斷要求

以上操作說明了eq? 和equal? 的不同之處，下面的操作更是證明了這一點：

guile> (define x (make-vector 5 6)) guile> x #(6 6 6 6 6) guile> (eq? x x) ; 是同一個對象，所以返回#t #t guile> (define z (make-vector 5 6)) guile> z #(6 6 6 6 6) guile> (eq? x z) ; 不是同一個對象 #f guile> (equal? x z) ; 結構相同，內容相同，所以返回#t #t

算術運算

Scheme語言中的運算符有：?
+ , - , * , / 和 expt (指數運算)?
其中 - 和 / 還可以用于單目運算，如：

(- 4) => -4 (/ 4) => 1/4

此外還有許多擴展的庫提供了很多有用的過程，

max 求最大 (max 8 89 90 213) => 213 min 求最小 (min 3 4 5 6 7) => 3 abs 求絕對值 (abs -7) ==> 7

除了max，min，abs外，還有很多數學運算過程，這要根據你用的Scheme語言的運行環境有關，不過它們大多是相同的。在R5RS中規定了很多運算過程，在R5RS的參考資料中可以很容易找到。

轉換

Scheme語言中用符號組合"->"來標明類型間的轉換（很象C語言中的指針）的過程，就象用問號來標明類型判斷過程一樣。下面是一些常見的類型轉換過程：

guile> (number->string 123) ; 數字轉換為字符串 "123" guile> (string->number "456") ; 字符串轉換為數字 456 guile> (char->integer #\a) ;字符轉換為整型數，小寫字母a的ASCII碼值為96 97 guile> (char->integer #\A) ;大寫字母A的值為65 65 guile> (integer->char 97) ;整型數轉換為字符 #\a guile> (string->list "hello") ;字符串轉換為列表 (#\h #\e #\l #\l #\o) guile> (list->string (make-list 4 #\a)) ; 列表轉換為字符串 "aaaa" guile> (string->symbol "good") ;字符串轉換為符號類型 good guile> (symbol->string 'better) ;符號類型轉換為字符串 "better"

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五．過程定義

過程（Procedure）

在Scheme語言中，過程相當于C語言中的函數，不同的是Scheme語言過程是一種數據類型，這也是為什么Scheme語言將程序和數據作為同一對象處理的原因。如果我們在Guile提示符下輸入加號然后回車，會出現下面的情況：

guile> + #<primitive-procedure +>

這告訴我們"+"是一個過程，而且是一個原始的過程，即Scheme語言中最基礎的過程，在GUILE中內部已經實現的過程，這和類型判斷一樣，如boolean?等，它們都是Scheme語言中最基本的定義。注意：不同的Scheme語言實現環境，出現的提示信息可能不盡相同，但意義是一樣的。

define不僅可以定義變量，還可以定義過程，因在Scheme語言中過程（或函數）都是一種數據類型，所以都可以通過define來定義。不同的是標準的過程定義要使用lambda這一關鍵字來標識。

Lambda關鍵字

Scheme語言中可以用lambda來定義過程，其格式如下：?
(define 過程名 ( lambda (參數 ...) (操作過程 ...)))

我們可以自定義一個簡單的過程，如下：

(define add5 (lambda (x) (+ x 5)))

此過程需要一個參數，其功能為返回此參數加5 的值，如：

(add5 11) => 16

下面是簡單的求平方過程square的定義：

(define square (lambda (x) (* x x)))

與lambda相同的另一種方式

在Scheme語言中，也可以不用lambda，而直接用define來定義過程，它的格式為：?
(define (過程名參數) (過程內容 …))

如下面操作：

(define (add6 x) (+ x 6))add6#<procedure: add6 (x)> 說明add6是一個過程，它有一個參數x(add6 23) => 29

再看下面的操作：

guile> (define fun(lambda(proc x y)(proc x y))) guile> fun #<procedure fun (proc x y)> guile> (fun * 5 6) 30 guile> (fun / 30 3) 10

過程的嵌套定義

在Scheme語言中，過程定義也可以嵌套，一般情況下，過程的內部過程定義只有在過程內部才有效，相當C語言中的局部變量。

如下面的代碼的最終結果是50：

(define fix (lambda (x y z)(define add (lambda (a b) (+ a b)))(- x (add y z)))) (display (fix 100 20 30))

此時過程add只在fix過程內部起做用，這事實上涉及了過程和變量的綁定，可以參考下面的關于過程綁定（let，let* 和letrec）的介紹。

過程是初學者難理解的一個關鍵，隨著過程參數的增加和功能的增強，過程的內容變得越來越復雜，小括號也會更多，如果不寫出清晰的代碼的話，讀代碼也會成為一個難題。

熟悉了 scheme 基本概念、數據類型和過程（函數）后，?下一部分我們來學習 scheme 的結構、遞歸調用和其他擴展功能。

談完了?scheme 的基本概念、數據類型和過程，我們接著介紹 scheme 的結構、遞歸調用、變量和過程的綁定、輸入輸出等功能。

一．常用結構

順序結構

也可以說成由多個form組成的form，用begin來將多個form放在一對小括號內，最終形成一個form。格式為：(begin form1 form2 …)

如用Scheme語言寫成的經典的helloworld程序是如下樣子的：

(begin (display "Hello world!") ; 輸出"Hello world!"(newline)) ; 換行

if結構

Scheme語言的if結構有兩種格式，一種格式為：(if 測試過程1 過程2)，即測試條件成立則執行過程1，否則執行過程2。例如下面代碼：

(if (= x 0) (display "is zero") (display "not zero"))

還有另一種格式：(if 測試過程) ，即測試條件成立則執行過程。例如下面代碼：

(if (< x 100) (display "lower than 100"))

根據類型判斷來實現自省功能，下面代碼判斷給定的參數是否為字符串：

(define fun (lambda ( x )(if (string? x)(display "is a string")(display "not a string"))))

如執行 (fun 123) 則返回值為"not a string"，這樣的功能在C++或JAVA中實現的話可能會很費力氣。

cond結構

Scheme語言中的cond結構類似于C語言中的switch結構，cond的格式為：

(cond ((測試) 操作) … (else 操作))

如下是在Guile中的操作：

guile> (define w (lambda (x)(cond ((< x 0) 'lower)((> x 0) 'upper)(else 'equal)))) guile> w #<procedure w (x)> guile> (w 9) upper guile> (w -8) lower guile> (w 0) equal

上面程序代碼中，我們定義了過程w，它有一個參數x，如果x的值大于0，則返回符號upper，如x的值小于0則返回符號lower，如x 的值為0則返回符號equal。

下載已做成可執行腳本的?例程。

cond可以用if形式來寫，上面的過程可以如下定義：

guile> (define ff(lambda (x)(if (< x 0) 'lower(if (> x 0) 'upper 'zero)))) guile> ff #<procedure ff (x)> guile> (ff 9) upper guile> (ff -9) lower guile> (ff 0) zero

這在功能上是和cond一樣的，可以看出cond實際上是實現了if的一種多重嵌套。

case結構

case結構和cond結構有點類似，它的格式為：

(case (表達式) ((值) 操作)) ... (else 操作)))

case結構中的值可以是復合類型數據，如列表，向量表等，只要列表中含有表達式的這個結果，則進行相應的操作，如下面的代碼：

(case (* 2 3)((2 3 5 7) 'prime)((1 4 6 8 9) 'composite))

上面的例子返回結果是composite，因為列表(1 4 6 8 9)中含有表達式(* 2 3)的結果6；下面是在Guile中定義的func過程，用到了case結構：

guile> (define func(lambda (x y)(case (* x y)((0) 'zero)(else 'nozero)))) guile> func #<procedure func (x y)> guile> (func 2 3) nozero guile> (func 2 0) zero guile> (func 0 9) zero guile> (func 2 9) nozero

可以下載另一個腳本文件?te.scm，參考一下。

and結構

and結構與邏輯與運算操作類似，and后可以有多個參數，只有它后面的參數的表達式的值都為#t時，它的返回值才為#t，否則為#f。看下面的操作：

guile> (and (boolean? #f) (< 8 12)) #t guile> (and (boolean? 2) (< 8 12)) #f guile> (and (boolean? 2) (> 8 12)) #f

如果表達式的值都不是boolean型的話，返回最后一個表達式的值，如下面的操作：

guile> (and (list 1 2 3) (vector 'a 'b 'c)) #(a b c) guile> (and 1 2 3 4 ) 4 guile> (and 'e 'd 'c 'b 'a) a

or結構

or結構與邏輯或運算操作類似，or后可以有多個參數，只要其中有一個參數的表達式值為#t，其結果就為#t，只有全為#f時其結果才為#f。如下面的操作：

guile> (or #f #t) #t guile> (or #f #f) #f guile> (or (rational? 22/7) (< 8 12)) #t guile> (rational? 22/7) #t guile> (real? 22/7) #t guile> (or (real? 4+5i) (integer? 3.22)) #f

我們還可以用and和or結構來實現較復雜的判斷表達式，如在C語言中的表達式：

((x > 100) && (y < 100)) 和 ((x > 100) || (y > 100))

在Scheme中可以表示為：

guile> (define x 123) guile> (define y 80) guile> (and (> x 100) (< y 100)) #t guile> (or (> x 100) (> y 100)) #t

Scheme語言中只有if結構是系統原始提供的，其它的cond，case，and，or，另外還有do，when，unless等都是可以用宏定義的方式來定義的，這一點充分體現了Scheme的元語言特性，關于do，when等結構的使用可以參考R5RS。

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二．遞歸調用

用遞歸實現階乘

在Scheme語言中，遞歸是一個非常重要的概念，可以編寫簡單的代碼很輕松的實現遞歸調用，如下面的階乘過程定義：

(define factoral (lambda (x)(if (<= x 1) 1(* x (factoral (- x 1))))))

我們可以將下面的調用(factoral 4)，即4的階乘的運算過程圖示如下：

以下為factoral過程在Guile中的運行情況：
guile> (define factoral (lambda (x) (if (<= x 1) 1 (* x (factoral (- x 1)))))) guile> factoral #<procedure factoral (x)> guile> (factoral 4) 24
另一種遞歸方式

下面是一另一種遞歸方式的定義：
(define (factoral n)(define (iter product counter)(if (> counter n)product(iter (* counter product) (+ counter 1))))(iter 1 1)) (display (factoral 4))
這個定義的功能和上面的完全相同，只是實現的方法不一樣了，我們在過程內部實現了一個過程iter，它用counter參數來計數，調用時從1開始累計，這樣它的展開過程正好和我們上面的遞歸過程的從4到1相反，而是從1到4。

循環的實現

在Scheme語言中沒有循環結構，不過循環結構可以用遞歸來很輕松的實現（在Scheme語言中只有通過遞歸才能實現循環）。對于用慣了C語言循環的朋友，在Scheme中可以用遞歸簡單實現：
guile> (define loop(lambda(x y)(if (<= x y)(begin (display x) (display #\\space) (set! x (+ x 1))(loop x y))))) guile> loop #<procedure loop (x y)> guile> (loop 1 10) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
這只是一種簡單的循環定義，過程有兩個參數，第一個參數是循環的初始值，第二個參數是循環終止值，每次增加1。相信讀者朋友一定會寫出更漂亮更實用的循環操作來的。

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三．變量和過程的綁定

let，let*，letrec

在多數編程語言中都有關于變量的存在的時限問題，Scheme語言中用let，let*和letrec來確定變量的存在的時限問題，即局部變量和全局變量，一般情況下，全局變量都用define來定義，并放在過程代碼的外部；而局部變量則用let等綁定到過程內部使用。

用let可以將變量或過程綁定在過程的內部，即實現局部變量：

guile> let #<primitive-macro! let>

從上面的操作可以看出let是一個原始的宏，即guile內部已經實現的宏定義。

下面的代碼顯示了let的用法（注意多了一層括號）：

guile> (let ((x 2) (y 5)) (* x y)) 10

它的格式是：(let ((…)…) …)，下面是稍復雜的用法：

guile> (let ((x 5))(define foo (lambda (y) (bar x y)))(define bar (lambda (a b) (+ (* a b) a)))(foo (+ x 3))) 45

以上是Guile中的代碼實現情況。它的實現過程大致是：(foo 8) 展開后形成 (bar 5 8)，再展開后形成 (+ (* 5 8) 5) ，最后其值為45。

再看下面的操作：

guile> (let ((iszero?(lambda(x)(if (= x 0) #t #f))))(iszero? 9)) #f guile> (iszero? 0) ;此時會顯示出錯信息

let的綁定在過程內有效，過程外則無效，這和上面提到的過程的嵌套定是一樣的，上面的iszero?過程在操作過程內定義并使用的，操作結束后再另行引用則無效，顯示過程未定義出錯信息。

下面操作演示了let*的用法：

guile> (let ((x 2) (y 5))(let* ((x 6)(z (+ x y))) ;此時x的值已為6，所以z的值應為11，如此最后的值為66(* z x))) 66

還有letrec，看下面的操作過程：

guile> (letrec ((even?(lambda(x)(if (= x 0) #t(odd? (- x 1)))))(odd?(lambda(x)(if (= x 0) #f(even? (- x 1))))))(even? 88)) #t

上面的操作過程中，內部定義了兩個判斷過程even?和odd?，這兩個過程是互相遞歸引用的，如果將letrec換成let或let*都會不正常，因為letrec是將內部定義的過程或變量間進行相互引用的。看下面的操作：

guile> (letrec ((countdown(lambda (i)(if (= i 0) 'listoff(begin (display i) (display ",")(countdown (- i 1)))))))(countdown 10)) 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,listoff

letrec幫助局部過程實現遞歸的操作，這不僅在letrec綁定的過程內，而且還包括所有初始化的東西，這使得在編寫較復雜的過程中經常用到letrec，也成了理解它的一個難點。

apply

apply的功能是為數據賦予某一操作過程，它的第一個參數必需是一個過程，隨后的其它參數必需是列表，如：

guile> (apply + (list 2 3 4)) 9 guile> (define sum(lambda (x )(apply + x))) ; 定義求和過程 guile> sum #<procedure sum (x)> guile> (define ls (list 2 3 4 5 6)) guile> ls (2 3 4 5 6) guile> (sum ls) 20 guile> (define avg(lambda(x)(/ (sum x) (length x)))) ; 定義求平均過程 guile> avg #<procedure avg (x)> guile> (avg ls) 4

以上定義了求和過程sum和求平均的過程avg，其中求和的過程sum中用到了apply來綁定"+"過程操作到列表，結果返回列表中所有數的總和。

map

map的功能和apply有些相似，它的第一個參數也必需是一個過程，隨后的參數必需是多個列表，返回的結果是此過程來操作列表后的值，如下面的操作：

guile> (map + (list 1 2 3) (list 4 5 6)) (5 7 9) guile> (map car '((a . b)(c . d)(e . f))) (a c e)

除了apply，map以外，Scheme語言中還有很多，諸如：eval，delay，for-each，force，call-with-current-continuation等過程綁定的操作定義，它們都無一例外的提供了相當靈活的數據處理能力，也就是另初學者望而生畏的算法，當你仔細的體會了運算過程中用到的簡直妙不可言的算法后，你就會發現Scheme語言設計者的思想是多么偉大。

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四．輸入輸出

Scheme語言中也提供了相應的輸入輸出功能，是在C基礎上的一種封裝。

端口

Scheme語言中輸入輸出中用到了端口的概念，相當于C中的文件指針，也就是Linux中的設備文件，請看下面的操作：

guile> (current-input-port) #<input: standard input /dev/pts/0> ;當前的輸入端口 guile> (current-output-port) #<output: standard output /dev/pts/0> ;當前的輸出端口

判斷是否為輸入輸出端口，可以用下面兩個過程：input-port? 和output-port? ，其中input-port?用來判斷是否為輸入端口，output-port?用來判斷是否為輸出端口。

open-input-file，open-output-file，close-input-port，close-output-port這四個過程用來打開和關閉輸入輸出文件，其中打開文件的參數是文件名字符串，關閉文件的參數是打開的端口。

輸入

打開一個輸入文件后，返回的是輸入端口，可以用read過程來輸入文件的內容：

guile> (define port (open-input-file "readme")) guile> port #<input: readme 4> guile> (read port) GUILE語言

上面的操作打開了readme文件，并讀出了它的第一行內容。此外還可以直接用read過程來接收鍵盤輸入，如下面的操作：

guile> (read) ; 執行后即等待鍵盤輸入 12345 12345 guile> (define x (read)) ; 等待鍵盤輸入并賦值給x 12345 guile> x 12345

以上為用read來讀取鍵入的數字，還可以輸入字符串等其它類型數據：

guile> (define name (read)) tomson guile> name tomson guile> (string? name) #f guile> (symbol? name) #t

此時輸入的tomson是一個符號類型，因為字符串是用引號引起來的，所以出現上面的情況。下面因為用引號了，所以(string? str)返回值為#t 。

guile> (define str (read)) "Johnson" guile> str "Johnson" guile> (string? str) #t

還可以用load過程來直接調用Scheme語言源文件并執行它，格式為：(load "filename")，還有read-char過程來讀單個字符等等。

輸出

常用的輸出過程是display，還有write，它的格式是：(write 對象端口)，這里的對象是指字符串等常量或變量，端口是指輸出端口或打開的文件。下面的操作過程演示了向輸出文件temp中寫入字符串"helloworld"，并分行的實現。

[root@toymouse test]# guile guile> (define port1 (open-output-file "temp")) ; 打開文件端口賦于port1 guile> port1 #<output: temp 3> guile> (output-port? port1) #t ; 此時證明port1為輸出端口 guile> (write "hello\\nworld" port1) guile> (close-output-port port1) guile> (exit) ; 寫入數據并關閉退出 [root@toymouse test]# more temp 顯示文件的內容，達到測試目的 "hello world"

在輸入輸出操作方面，還有很多相關操作，讀者可以參考R5RS的文檔。

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五．語法擴展

Scheme語言可以自己定義象cond，let等功能一樣的宏關鍵字。標準的Scheme語言定義中用define-syntax和syntax-rules來定義，它的格式如下：

(define-syntax 宏名(syntax-rules()((模板) 操作)). . . ))

下面定義的宏start的功能和begin相同，可以用它來開始多個塊的組合：

(define-syntax start(syntax-rules ()((start exp1)exp1)((start exp1 exp2 ...)(let ((temp exp1)) (start exp2 ...))) ))

這是一個比較簡單的宏定義，但對理解宏定義來說是比較重要的，理解了他你才會進一步應用宏定義。在規則 ((start exp1) exp1) 中，(start exp1) 是一個參數時的模板，exp1是如何處理，也就是原樣搬出，不做處理。這樣 (start form1) 和 (form1) 的功能就相同了。

在規則 ((start exp1 exp2 ...) (let ((temp exp1)) (start exp2 ...))) 中，(start exp1 exp2 …) 是多個參數時的模板，首先用let來綁定局部變量temp為exp1，然后用遞歸實現處理多個參數，注意這里說的是宏定義中的遞歸，并不是過程調用中的遞歸。另外在宏定義中可以用省略號（三個點）來代表多個參數。

在Scheme的規范當中，將表達式分為原始表達式和有源表達式，Scheme語言的標準定義中只有原始的if分支結構，其它均為有源型，即是用后來的宏定義成的，由此可見宏定義的重要性。附上面的定義在GUILE中實現的?代碼。

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六. 其它功能

1. 模塊擴展

在R5RS中并未對如何編寫模塊進行說明，在諸多的Scheme語言的實現當中，幾乎無一例外的實現了模塊的加載功能。所謂模塊，實際就是一些變量、宏定義和已命名的過程的集合，多數情況下它都綁定在一個Scheme語言的符號下（也就是名稱）。在Guile中提供了基礎的ice-9模塊，其中包括POSIX系統調用和網絡操作、正則表達式、線程支持等等眾多功能，此外還有著名的SFRI模塊。引用模塊用use-modules過程，它后面的參數指定了模塊名和我們要調用的功能名，如：(use-modules (ice-9 popen))，如此后，就可以應用popen這一系統調用了。如果你想要定義自己的模塊，最好看看ice-9目錄中的那些tcm文件，它們是最原始的定義。

另外Guile在面向對象編程方面，開發了GOOPS（Guile Object-Oriented Programming System），對于喜歡OO朋友可以研究一下它，從中可能會有新的發現。

2. 如何輸出漂亮的代碼

如何編寫輸出漂亮的Scheme語言代碼應該是初學者的第一個問題，這在Guile中可以用ice-9擴展包中提供的pretty-print過程來實現，看下面的操作：

guile> (use-modules (ice-9 pretty-print)) ; 引用漂亮輸出模塊 guile> (pretty-print '(define fix (lambda (n)(cond ((= n 0) 'iszero)((< n 0) 'lower)(else 'upper))))) ; 此處是我們輸入的不規則代碼 (define fix(lambda (n)(cond ((= n 0) 'iszero)((< n 0) 'lower)(else 'upper)))) ; 輸出的規則代碼

3. 命令行參數的實現

在把Scheme用做shell語言時，經常用到命令行參數的處理，下面是關于命令行參數的一種處理方法：

#! /usr/local/bin/guile -s !# (define cmm (command-line)) (display "應用程序名稱：") (display (car cmm)) (newline) (define args (cdr cmm)) (define long (length args)) (define loop (lambda (count len obj)(if (<= count len)(begin(display "參數 ")(display count)(display " 是：")(display (list-ref obj (- count 1)))(newline)(set! count (+ count 1))(loop count len obj))))) (loop 1 long args)

下面是運行后的輸出結果：

[root@toymouse doc]# ./tz.scm abc 123 ghi 應用程序名稱：./tz.scm 參數 1 是：abc 參數 2 是：123 參數 3 是：ghi

其中最主要的是用到了command-line過程，它的返回結果是命令參數的列表，列表的第一個成員是程序名稱，其后為我們要的參數，定義loop遞歸調用形成讀參數的循環，顯示出參數值，達到我們要的結果。

4. 特殊之處

一些精確的自己計算自己的符號

數字 Numbers 2 ==> 2 字符串 Strings "hello" ==> "hello" 字符 Charactors #\\g ==> #\\g 輯值 Booleans #t ==> #t 量表 Vectors #(a 2 5/2) ==> #(a 2 5/2)

通過變量計算來求值的符號

如：

x ==> 9-list ==> ("tom" "bob" "jim")factoral ==> #<procedure: factoral>==> #<primitive: +>

define 特殊的form

(define x 9) ，define不是一個過程，它是一個不用求所有參數值的特殊的form，它的操作步驟是，初始化空間，綁定符號x到此空間，然后初始此變量。

必須記住的東西

下面的這些定義、過程和宏等是必須記住的：

define，lambda，let，lets，letrec，quote，set!，if，case，cond，begin，and，or等等，當然還有其它宏，必需學習，還有一些未介紹，可參考有關資料。

走進Scheme語言的世界，你就發現算法和數據結構的妙用隨處可見，可以充分的檢驗你對算法和數據結構的理解。Scheme語言雖然是古老的函數型語言的繼續，但是它的里面有很多是在其它語言中學不到的東西，我想這也是為什么用它作為計算機語言教學的首選的原因吧。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Scheme 语言概要的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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