LISP - 作为参数的函数

Lisp - 函数作为一等公民

在 Lisp 中，函数是 一等公民。这是函数式编程的基石，意味着函数被视为与数字或字符串等其他任何数据类型一样。

• 可赋值给变量：函数可以存储在变量中。
• 可作为参数传递：函数可以作为参数传递给另一个函数。
• 可作为函数的返回值：函数可以作为另一个函数的返回值。

核心概念

高阶函数

一个接受另一个函数作为参数或返回一个函数的函数称为高阶函数 (HOF)。此功能允许创建高度抽象和可重用的代码。Common Lisp 提供了许多内置的高阶函数，例如 mapcar、reduce、find-if 和 sort。

Lambda 表达式（匿名函数）

lambda 表达式 创建一个匿名函数——一个没有名称的函数。这对于定义一个简单的、一次性使用的函数并将其作为参数传递给高阶函数非常有用，而无需使用 defun 正式定义它。

将函数作为参数传递

要传递一个函数，我们必须引用函数对象本身，而不是它的名称。特殊操作符 #'（ (function ...) 的简写）是实现此目的的标准方式。

示例：使用命名函数

;; 一个接受函数和数字的高阶函数。
(defun operate-on-five (op)
  (funcall op 5))

(defun square (x) (* x x))
(defun cube (x) (* x x x))

;; 将 `square` 函数对象传递给 `operate-on-five`
(format t "Square of 5 is ~d~%" (operate-on-five #'square))

;; 传递 `cube` 函数对象
(format t "Cube of 5 is ~d~%" (operate-on-five #'cube))

输出

Square of 5 is 25
Cube of 5 is 125

这里，operate-on-five 是一个高阶函数。funcall 用于以参数 5 调用函数对象 op。

示例：使用 Lambda 表达式

mapcar 是一个经典的高阶函数，它将一个函数应用于列表的每个元素，返回一个包含结果的新列表。

;; `mapcar` 接受一个函数和一个或多个列表。
(let ((numbers '(1 2 3 4)))

  ;; 使用 lambda 表达式动态定义一个函数
  ;; 该函数将其参数加倍。
  (let ((doubled (mapcar (lambda (x) (* x 2)) numbers)))
    (format t "Doubled list: ~a~%" doubled)))

输出

Doubled list: (2 4 6 8)

funcall 与 apply

有两个重要的高阶函数用于动态调用函数：

• funcall：用独立提供的参数调用函数。(funcall #'+ 1 2 3)
• apply：用一个列表作为参数来调用函数。(apply #'+ '(1 2 3))

示例

(let ((args '(10 5)))
  ;; 使用 funcall，我们必须从列表中提取参数。
  (format t "funcall: ~d~%" (funcall #'- (first args) (second args)))

  ;; 使用 apply，我们可以直接传递参数列表。
  (format t "apply:   ~d~%" (apply #'- args)))

输出

funcall: 5
apply:   5

为何重要：主要益处

• 抽象和可重用性：高阶函数允许您编写用于映射、过滤和归约数据的通用函数，然后可以使用特定函数进行定制。例如，通过传递不同的谓词，一个单一的 filter 函数可以用于查找偶数、长字符串或活跃用户。
• 清晰且富有表现力的代码：使用 mapcar 和 reduce 等高阶函数通常会生成比手动编写循环更简洁、更具声明性的代码。
• 回调和事件处理：这是一种常见的模式，其中一个函数被注册（作为参数传递）以便在特定事件发生时（例如按钮点击或网络响应）被稍后调用。