تاریخچه زبان لیسپ

زبان برنامه‏‎نویسی لیسپ توسط جان مک کارتی در سال 1958 در حالی که در مؤسسهٔ فناوری ماساچوست (MIT) بود ابداع شد.مک کارتی طرح خودش را در یک مقالهٔ مرتبط با انجمن ماشین آلات کامپیوتری در سال 1960 منتشر کرد.طرح وی در ابتدا به صورت «بخش اول:توابع بازگشتی از دید عبارت‌های نمادین و محاسبهٔ آنها توسط ماشین» ارائه شد و بخش دوم آن هیچگاه منتشر نشد.وی نشان داد که با یک تعداد ساده و کمی از عملگرها و علمتگذاری توابع می‌توان یک زبان تورینگ کامل برای الگوریتم‌ها ایجاد کرد. زبان پردازش اطلاعات اولین زبان هوش مصنوعی بود. از سال 1955 یا 1956 و پیش از آن ایده‌های بسیاری بر زبان لیسپ وارد شد از جمله پردازش لیست و توابع بازگشتی که در زبان لیسپ به کار برده شد. ثبت‌های اصلی مک کارتی به صورت عبارت‌های غیر نمادین که خواستار تفسیر کردن و برگرداندن به عبارت‌های نمادین بود.به عنوان مثال عبارت غیر نمادین car[consA,B معادل عبارت نمادین (car (cons A B)بود که در زبان لیسپ به کار گرفته شده بود.برنامه نویسان به سرعت عبارت نمادین را انتخاب و عبارت‌های غیر نمادین را ترک کردند. لیسپ برای اولین بار توسط استفان راسل روی یک کامپیوتر IBM 704 اجرا شد. راسل مقالهٔ مک کارسی را مطالعه کرد و دریافت که توابع لیسپ می‌توانند در کد ماشین اجرا شوند. این نتیجه از مطالعه و دریافت راسل نشان می‌دهد که مفسر لیسپ می‌توانست برای اجرای برنامه‌های لیسپ و ارزیابی صحیح عبارت لیسپ استفاده شود. دو زبان اسمبلی به عنوان دو عملیات اصلی و ابتدائی تجزیه و جدا کردن عناصر اصلی لیست برای IBM 704 شد.این دو زبان اسمبلی car (مضمون آدرس ثبات) و cdr (محتوای کاهش میزان ثبات‌ها) نسخهٔ لیسپ هنوز ازcar وcdr برای عملیاتی که اولین عنصر در یک لیست و باقی ماندهٔ لیست را برمی‌گرداند،استفاده می‌کند. اولین کامپایلر تکمیل شدهٔ لیسپ،در سال 1962توسط تام هارت و مایک لوین در MIT اجرا شد، این کامپالر معرفی شده مدل لیسپ با کامپایلر نحوی در هر کامپایل و ترجمهٔ توابع می‌تواند به طور رایگان در هم بیامیزد. زبان به کار گرفته شده در ثبت هارت و لوین نسبت به کدهای ابتدائی مک کارتی به شیوهٔ لیسپ مدرن و جدید نزدیک تر می‌باشد.

عبارت‌های لاندا (Lambda)

دیگر عبارت‌های ویژه لاندا می‌باشد که برای وصل کردن متغیرها به مقادیرشان که درون یک عبارت ارزیابی می‌شوند استفاده می‌شود. این عملگر همچنین برای ایجاد کردن توابع هم استفاده می‌شود. آرگومان‌های درون لاندا یک لیستی از آرگومان‌ها هستند و عبارت ارزیابی توابع می‌باشند. مقادیر بازگشتی مقادیری از عبارت قبلی که ارزیابی شده‌اند هستند. عبارت (Lambda(arg)(+arg1)) زمانی که این تابع به کار برده می‌شود به صورت یک تابع ارزیابی می‌شود و وظیفهٔ این تابع معرفی کردن یک آرگومان و اتصال دادن آرگومان به arg و در نهایت برگرداندن یک عدد بزرگتر از آرگومان قبلی می‌باشد عبارت‌های لاندا خیلی متفاوت با نام تابع رفتار نمی‌کند بنابراین اگر در عبارت (Lambda(arg)(+arg1))5->6 عدد 5 را وارد کنیم خروجی آن 6 می‌شود. اتم‌ها : در نسخهٔ اصلی لیسپ دو نوع دادهٔ ابتدایی وجود دارد: اتم‌ها و لیست‌ها یک لیست یک رشتهٔ منظم و محدودی از عناصر می‌باشد ، که هر عنصر در درون خودش یکی از این اتم‌ها و یا لیست‌ها را دارد و یک اتم یک عدد یا یک نماد می‌باشد. در اصل یک نماد یک رقم منحصر به فرد می‌باشدو به عنوان یک رشتهٔ عددی در سورس کد نوشته شده و هر دو به عنوان یک نام متغیر و یک رقم داده‌ای در پردازش نمادین استفاده می‌شود برای مثال list(foo(BAR 1)2) شامل سه عنصر : Symbol foo و list(BAR 1) و عدد 2 می‌باشد. تفاوت اصلی بین اتم‌ها و لیست‌ها این است که اتم‌ها تغییر ناپذیر و منحصر به فرد می‌باشند. دو اتم که دقیقا به یک صورت و به یک روش در یک شی نوشته شده باشد در مکان متفاوتی در سورس کد ظاهر می‌شوند، هر لیست یک شی مجزا می‌باشد و به خاطر اینکه مستقل از دیگر لیست هاست و از دیگر لیست‌ها به وسیلهٔ مقایسهٔ عملگرها مشخص می‌شود.

نام لیسپ از زبان پردازش لیسپ گرفته شده‌است. لینک لیست یکی از قسمت‌های اصلی ساختمان دادهٔ زبان لیسپ است و سورس کد لیسپ از لیست‌ها ساخته شده‌است و می‌تواند به عنوان ساختمان داده عمل کند.پیشرفت و توسعهٔ سیستم ماکرو به برنامه نویسان اجازه می‌دهد تا ترکیب‌های جدید ویا حتی حیطهٔ زبان‌های برنامه نویسی ویژه‌ای را ایجاد کرده و در زبان لیسپ تعبیه کنند. قابلیت تبادل کدها و داده‌ها به زبان لیسپ قابلیت تشخیص ترکیب‌ها را می‌دهد،همهٔ کدهای برنامه به صورت عبارت‌های نمادین یا لیست‌های پرانتز گذاری شده نوشته شده‌اند. یک تابع می‌تواند توسط خودش ویا توابع دیگر فراخوانی شود ویا طبق قواعد نحوی نوشتن یک لیست و استفاده از اول نام عملگرها و پیروی کردن از قواعد آرگومان‌ها ایجاد شود.به عنوان مثال تابع fدارای 3 آرگومان می‌باشد و به صورت مقابل توانائی فراخوانی را دارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد:

(f x y z)

بعد از شروع لیسپ ، لیسپ به انجمن تحقیقاتی هوش مصنوعی پیوست ، خصوصا به سیستم‌های PDP ، زبان لیسپ به عنوان پیاده ساز طرح کوچک زبان برنامه نویسی استفاده می‌شود که مبنایی برای سیستم معروف هوش مصنوعی SHRLU بود. در سال 1970 تحقیقات علمی هوش مصنوعی به شاخه‌های تجاری انشعاب پیدا کرد که کارایی سیستم لیسپ موجود در این زمینه یک روند رو به رشد شد. لیسپ یک سیستم مشکل برای اجرا، مهارت کامپایلر و سخت‌افزار ذخیره کننده را در سال 1970 دارا باشد. بازیابی عادی حافظه ، توسط دانشجوی فارغالتحصیل MIT ( دانیل ادوارد ) گسترش داده شده ،که برای اجرای لیسپ روی سیستم‌های محاساتی ساخته شده بود اما راندمان آن هنوز یک مشکل بود. برای رهبری ماشین لیسپ: سخت‌افزار اختصاصی برای اجرای محیط لیسپ و برنامه‌های آن استفاده می‌شود. پیشروی در هردو سخت‌افزار کامپیوتر و فناوری کامپایلر از ماشین‌های لیسپ از کار افتاده الهام گرفته شده‌است. طی شک کوشش بزرگ نسخه‌های بیشماری از زبان لیسپ را در یک زبان واحد متمرکز و متحد کردند(نسخه‌های برجسته و قابل ملاحظه‌ای شامل: اینترلیسپ ، مک لیسپ ، متالیسپ ، و فرانزلیسپ) زبان‌های جدید (لیسپ عمومی و مشترک ) در اصل یک زیر مجموعهٔ سازگاری از نسخه‌های تعویض شده بود. در سال 1994 ، ANSI یک لیسپ عمومی و مشترک استاندارد منتشر کرد. لیسپ عمومی و مشترک زبان برنامه نویسی فناوری اطلاعات ANSI X3.226-1994 در آن زمان فروشگاه‌های جهانی برای لیسپ خیلی کوچکتر از المان بود.

یسپ یک عبارت جهتدار است ، برخلاف بیشتر زبان‌های دیگر ، بین عبارت‌ها و جمله‌ها تمایز و فرقی وجود ندارد . همهٔ کدها و داده‌ها به عنوان عبارت‌ها نوشته شده‌اند – زمانی که یک عبارت ارزیابی می‌شود یک مقدار ( یا یک لیستی از مقادیر) را می‌سازد ، که آن هم در داخل عبارات دیگر جاسازی می‌شود. مقالهٔ 1958 مک کارتی دو نوع از ترکیب‌ها را معرفی کرد: عبارت نمادین Sexps هم نامیده می‌شود ، که بازتابی از نمایش داخلی کدها و داده هاست و عبارت غیر نمادین هرگز مورد توجه قرار نگرفت و تقریبا همهٔ زبان‌ها امروزه از عبارات نمادین استفاده می‌کنند. استفاده از پرانتزگذاری‌ها تفاوت بسیار آشکار و مشهودی میان لیسپ و دیگر زبان‌های برنامه نویسی ایجاد کرده‌است . اسم مستعار LISP از Lost In Stupid Parenthese و یا Lost of Irritating Supper fluous parenthese گرفته شده‌است . هرچند ترکیب عبارت‌های نمادین مسئولی برای توان لیسپ است ، این ترکیب به شدت با قاعده و منظم است. هرچند ترکیبات لیسپ به نمادگذاری قدیمی محدود نشده‌اند می‌تواند به سبک‌های دیگر توسعه پیدا کند. تکیه روی عبارت‌ها ، قابلیت انعطاف پذیری زیادی به زبان می‌دهد ، زیرا توابع لیسپ به صورت لیست نوشته شده‌اند ، آنها دقیقا مانند داده‌ها می‌توانند پردازش شوند، این قابلیت اجازه می‌دهد برنامه‌های لیسپ به سادگی و راحتی نوشته شوند و به نسبت برنامه‌های دیگر به راحتی اداره شوند . (برنامه نویسی غیر نمادین)بسیاری از نسخه‌های زبان لیسپ با عناصر جدا شده توسط فاصله‌های سفید و پرانتزگذاری شده‌ها نوشته می‌شود. برای مثال (1 2 f00 ) یک لیست است که عنصرهای آن سه اتم هستند ( اتم: کوچکترین عضو لیست ) : این مقادیر 1 و 2 و F00 هستند. این مقادیر ضمنا دارای نوع داده‌ای خاصی هستند ، مثلا این لیست دارای دو عدد صحیح 1 و 2 و یک نوع دادهٔ ویژهٔ لیسپ که یک Symbol یا نماد نامیده می‌شود. همچنین یک لیست خالی () به عنوان یک اتم ویژهٔ صفر و یا پوچ معرفی شده‌است. موجودیت یک لیسپ از اتم و لیست تشکیل می‌شود. عبات‌ها به عنوان لیست نوشته شده‌اند ، استفاده کردن از ثبت‌های پیشوندی ، عناصر ابتدایی در لیست نامی از یک شکل تابع ، عملگرها ، ماکروها و یا اپراتورهای ویژه‌است. آرگومان‌ها باقیمانده‌هایی از لیست‌ها هستند ، برای مثال تابع list آرگومان‌ها را به عنوان یک لیست بر می‌گرداند ، بنابراین عبارت (list ‘1 ‘2 ‘foo) ارزیابی می‌شود و حاصل این ارزیابی لیست (1,2,foo) می‌باشد. نیازی به ارزیابی کردن اعداد نیست چون ارزیابی عدد 1 عدد 1 می‌شود.آرگومان‌های مثال قبل از اعداد هستند یعنی آرگومان‌های ویژه که این آرگومان‌ها از ارزیابی کردن آرگومان‌ها جلوگیری می‌کنند چون مقادیر آن‌ها مشخص است.هر عبارتی که بیان می‌شود قبل از اینکه با عبارات دیگر پیوست داده شود به صورت بازگشتی ارزیابی می‌شود. (list(1 2 (list(3 4)))) در این مثال حاصل اررزیابی به صورت لیست (1,2(3,4)) می‌باشد ،توجه کنید این لیست دارای 3 آرگومان می‌باشد ، لیست‌ها می‌توانند به صورت تو در تو باشند . اپراتورهای حسابگر به صورت همسان رفتار می‌کنند. حاصل عبارت (+1 2 3 4 ) عدد 10 می‌باشد. عبارت معادل عبارت بالا به صورت 1+2+3+4 می‌باشد که از نشانگذاری میان وندی استفاد شده‌است. اپراتورهای حسابگر در زبان لیسپ variadic(n-ary) که زبان لیسپ توانایی پذیرفتن هر تعداد آرگومان را داراست. عملگرهای ویژه ساختمان کنترل لیسپ را آماده می‌کنند. برای مثال ، اپراتور ویژه if سه آرگومان می‌پذیرد،اگر اولین آرگومان صفر و یا خالی باشد دومین آرگومان ارزیابی می‌شود و در غیر این صورت هٔرگومان سوم بررسی می‌شود . بنابر این if(nill(list 1 2 “foo”)(list 3 4 “bar”) که تنها آرگومان (list 3 4 “bar”) بررسی می‌شود.

نمایش پرانتزگذلری عبارت نمادین ساختمان لینک لیست . چندین راه برای نمایش لیست یکسان به عنوان یک عبارت نمادین وجود دارد . یک خانه (Cons ) می‌تواند به صورت نشان گذاری جفت نقطه گذاری شده نوشته شود به عنوان مثال (a.b) که در آن a یک Car و b یک Cdr است. یک لیست مخصوص بلند ممکن است به صورت یک نشان گذاری جفت نقطه گذاری شده نوشته شود .(a.(b.(c.(d.nill))))

طبق قرارداد کوتاه شدهٔ عبارت بالا به صورت (a b c d ) در نمادسازی لیست می‌باشد یک لیست مخصوص ممکن است در یک ترکیبی از دو صورت (a b c.d) نوشته شود . برای سیستمی از سه Cons که آخرین Cdr آن d است.