Scheme

Scheme

Семантика:	функциональный
Тип исполнения:	интерпретатор или компилятор
Появился в:	1975
Автор(ы):	Гай Стил и Джеральд Сассмен
Расширение файлов:	.scm, .ss
Типизация данных:	строгая, динамическая
Основные реализации:	PLT Scheme, MIT Scheme, Scheme48, Guile, JScheme
Диалекты:	T (англ.)
Испытал влияние:	Lisp, ALGOL
Повлиял на:	Common Lisp, JavaScript, R, Ruby, Dylan, Lua, Hop (англ.)русск., Racket (англ.)русск.

Scheme — это функциональный язык программирования, один из двух наиболее популярных в наши дни диалектов языка Лисп (другой популярный диалект — это Common Lisp). Авторы языка Scheme — Гай Стил (англ. Guy L. Steele) и Джеральд Сассмен (англ. Gerald Jay Sussman) из Массачусетского технологического института — создали его в середине 1970-х годов.

Введение

При разработке Scheme упор был сделан на элегантность и простоту языка. Философия языка подчёркнуто минималистская. Его цель — не сваливать в кучу разные полезные конструкции и средства, а напротив — удалить слабости и ограничения, вызывающие необходимость добавления в язык новых возможностей. В результате, Scheme содержит минимум примитивных конструкций и позволяет выразить все, что угодно путём надстройки над ними. В качестве примера можно указать, что язык использует 2 механизма организации циклов:

1. хвостовая рекурсия,
2. итеративный подход (в котором используются временные переменные для сохранения промежуточного результата).

Scheme начинался с попытки понять модель акторов Карла Хьюитта, для чего Стил и Суссман написали «крошечный интерпретатор Лиспа», а затем «добавили механизм создания акторов и посылки сообщений». Scheme был первым диалектом Лиспа, применяющим исключительно статические (а не динамические) области видимости переменных, гарантирующим оптимизацию хвостовой рекурсии и поддерживающим данные булевского типа (#t и #f вместо традиционно неуклюжих T и NIL). Он также был одним из первых языков, непосредственно поддерживающих продолжения. Начиная со спецификации R^5RS, язык приобрел исключительно мощное и удобное средство для записи макросов на основе шаблонов синтаксического преобразования с «соблюдением гигиены» (англ. hygienic macro). В Scheme также реализована «сборка мусора», то есть автоматическое освобождение памяти от неиспользуемых более объектов.

В качестве базовых структур данных язык использует списки и одномерные массивы («векторы»). В соответствии с декларируемым минимализмом, (пока) нет стандартного синтаксиса для поддержки структур с именованными полями, а также средств ООП — все это может быть реализовано программистом по его предпочтению, хотя большинство реализаций языка предлагают готовые механизмы.

Как курьёз, можно отметить, что первоначальное название языка Schemer было изменено на настоящее из-за тогдашнего ограничения на длину имён файлов в ITS.

Примеры

Простые математические операции

(+ 2 (* 2 2))
(+ 1 2 3 4)

Вызов каждой операции (или функции) представляется списком, в котором символ операции (который, в сущности, является именем функции) всегда занимает начальную позицию.

Предикаты типа

(number? 5)
(number? "foo")
(string? "foo")

По соглашению, имена всех предикатов заканчиваются символом ?.

Проверки на равенство

(equal? "foo" "bar")
(eqv? 5 (+ 2 3))
(eq? 'a 'A)

Определение макросов для традиционных операций push/pop

(define-syntax push!
  (syntax-rules ()
    ((push! x l)
     (set! l (cons x l)))))
 
(define-syntax pop!
  (syntax-rules ()
    ((pop! l)
     (let ((x (car l)))
       (set! l (cdr l))
       x))))

Определение функций

;; факториал в (неэффективном) рекурсивном стиле
(define (fact x)
  (if (< x 3)
      x
      (* (fact (- x 1)) x)))
 
;; функция Фибоначчи — требует параллельной рекурсии
(define (fib n)
  (cond ((= n 0) 0)
        ((= n 1) 1)
        (else (+ (fib (- n 1))
                 (fib (- n 2))))))
 
;; сумма элементов списка в характерном для Scheme стиле
;; (вспомогательная функция loop выражает цикл с помощью
;; хвостовой рекурсии и переменной-аккумулятора)
(define (sum-list x)
  (let loop ((x x) (n 0))
    (if (null? x)
        n
        (loop (cdr x) (+ (car x) n)))))
 
(fact 14)
(fib 10)
(sum-list '(6 8 100))
(sum-list (map fib '(1 2 3 4)))

Определение функции должно соответствовать следующему прототипу:

(define имя-функции (lambda (аргументы) (реализация-функции)))

хотя на практике чаще используют сокращённую форму:

(define (имя-функции аргументы) (реализация-функции))

Ввод / Вывод

(write (+ (read) (read)))

Основные реализации

• GNU Guile «Официальный» язык расширений проекта GNU. Этот интерпретатор Scheme реализован как библиотека, позволяющая приложениям создавать внутренний интерпретатор Scheme.
• MIT Scheme Свободная (GPL-licensed) реализация для платформы x86 под GNU/Linux, FreeBSD, IBM OS/2, и Win32.
• Chicken Scheme Интерпретатор Scheme, поддерживающий трансляцию в C.
• Gambit Scheme
• Racket (ранее PLT Scheme)
• JScheme

Литература. Учебники

• Structure and Interpretation of Computer Programs (англ.)
• Видео-лекции «Structure and Interpretation of Computer Programs», Harold Abelson и Gerald Jay Sussman (англ.)
• The Scheme Programming Language, R. Kent Dybvig (англ.)

Ссылки

На русском языке

Имеется викиучебник по теме
«Scheme»

• ru_scheme — сообщество в LiveJournal, посвящённое языку Scheme

На английском языке

• A large collection of Scheme resources. Большая коллекция ресурсов по Scheme.
• Chez Scheme Бесплатный интерпретатор Scheme, платный компилятор для Microsoft Windows и нескольких UNIX systems.
• Gauche Интерпретатор Scheme
• Kawa Программа для Scheme, написанная на Java, которая компилирует тексты Scheme программ в Java bytecode. Любая Java библиотека может быть легко использована в Kawa.
• Сообщество schemewiki.org

Для улучшения этой статьи по информационным технологиям желательно?: Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. Обновить статью, актуализировать данные. Проставив сноски, внести более точные указания на источники.