LISP - 自定义谓词

现代 Lisp：定义自定义谓词

一个谓词（predicate）是一个函数，它回答关于其输入的一个真/假问题。在 Common Lisp 中，谓词是基础性的。它们返回 T（表示真）或 NIL（表示假）。定义你自己的清晰、健壮的谓词是编写富有表达力且可读性强的 Lisp 代码的关键。

定义谓词的基础知识

你像定义其他任何函数一样定义谓词，使用 defun。按照惯例，谓词函数的名称以 -P 结尾。

(defun <predicate-name>-p (parameter-list)
  "可选的文档字符串。"
  (计算结果为 T 或 NIL 的函数体))

示例 1：检查正数

一个简单的谓词，检查数字是否大于零。

(defun positive-p (number)
  "如果 NUMBER 是一个大于零的数字，则返回 T；否则返回 NIL。"
  (and (numberp number) (> number 0)))

;; --- 测试 ---
(print (positive-p 10))    ;=> T
(print (positive-p -5))    ;=> NIL
(print (positive-p 0))     ;=> NIL
(print (positive-p "abc")) ;=> NIL (因为进行了 `numberp` 检查)

注意：我们添加了 (numberp number) 以使函数更健壮。现在它能优雅地处理非数字输入，而不是引发错误。

示例 2：检查空列表

虽然 Lisp 有内置的 null 函数用于此目的，但自己定义它是一个很好的练习。

(defun empty-list-p (list)
  "如果 LIST 是空列表 '()，则返回 T；否则返回 NIL。"
  (null list))

;; --- 测试 ---
(print (empty-list-p '()))     ;=> T
(print (empty-list-p nil))     ;=> T (NIL 等同于 '())
(print (empty-list-p '(a b)))  ;=> NIL

示例 3：检查数字是否在范围内

Common Lisp 的比较运算符如 < 和 <= 可以接受多个参数，这使得范围检查的代码非常清晰和可读。

(defun in-range-p (num lower upper)
  "如果 NUM 介于 LOWER 和 UPPER 之间（包含边界），则返回 T。"
  (and (numberp num) (numberp lower) (numberp upper)
       (<= lower num upper)))

;; --- 测试 ---
(print (in-range-p 5 1 10)) ;=> T
(print (in-range-p 10 1 10));=> T
(print (in-range-p 0 1 10))  ;=> NIL

使用类型检查增强谓词

为了编写真正健壮的代码，特别是对于库或团队项目，最好在无效输入时发出错误信号，而不是返回 NIL。check-type 宏非常适合此目的。

(defun positive-p (number)
  "如果 NUMBER 是一个大于零的数字，则返回 T。
   如果 NUMBER 不是数字，则发出类型错误信号。"
  (check-type number number)
  (> number 0))

;; (positive-p 10)    ;=> T
;; (positive-p "abc") ;=> 发出一个可纠正的 TYPE-ERROR

测试你的谓词

为你的函数编写测试是一个好习惯。assert 宏是创建基本测试套件的简单方法。如果其参数表达式计算结果为 NIL，它将发出错误信号。

(defun test-predicates ()
  "为我们的自定义谓词运行一个简单的测试套件。"
  ;; 测试 positive-p
  (assert (positive-p 5))
  (assert (not (positive-p -5)))
  (assert (not (positive-p 0)))

  ;; 测试 in-range-p
  (assert (in-range-p 5 0 10))
  (assert (not (in-range-p 11 0 10)))

  (format t "所有测试通过！"))

;; 要运行测试：
;; (test-predicates)

编写谓词的最佳实践

• 命名约定：始终使用 -p 后缀。这使得代码具有自文档性（例如，(if (user-active-p user) ...)）。
• 文档：编写清晰的文档字符串，解释谓词检查什么、其参数以及它返回什么。
• 明确性：确保你的函数始终返回 T 或 NIL。使用 (not ...) 来反转条件，而不是依赖其他“假”值。
• 利用内置函数：在编写自定义谓词之前，检查是否有内置的 Lisp 函数已经实现了你需要的功能（例如 evenp、oddp、streamp、listp、null）。
• 考虑输入类型：决定你的谓词是应该对无效类型返回 NIL（灵活），还是使用 check-type 发出错误信号（健壮）。