为什么 cond 在 Scheme 中是一种特殊形式，而不是函数？

Question

(defun triangle-using-cond (number)
  (cond 
    ((<= number 0) 0) ; 1st
    ((= number 1) 1)  ; 2nd
    ((> number 1)     ; 3rd
      ;; 4th
      (+ number
         (triangle-using-cond (1- number))))))

我对 Cond 的了解

• 它允许多个测试和替代表达式
• 它具有预先指定的评估顺序。例如，第一个条件总是会评估它是否正确

我无法区分的一件事是 cond 与函数的不同之处！

Answer 1

函数调用(e0 e1 e2) 是这样计算的

1. e0 is evaluated, the result is (hopefully) a function f
2. e1 is evaluated, the result is a value v1
3. e2 is evaluated, the result is a value v2
4. The function body of `f` is evaluated in an environment in which
   the formal parameters are bound to the values `v1` and `v2`.

请注意，所有表达式 e0、e1 和 e2 在激活函数体之前都会被计算。

这意味着像 (foo #t 2 (/ 3 0)) 这样的函数调用将在评估 (/ 3 0) 时导致错误 - 在控制权移交给 foo 的主体之前。

现在考虑特殊形式if。在(if #t 2 (/ 3 0)) 中，表达式#t 被求值，由于值非假，第二个表达式2 被求值，结果值为2。这里(/ 3 0) 从未求值。

如果相反 if 是一个函数，则表达式 #t、2 和 (/ 3 0) 在激活的主体之前被计算。现在(/ 3 0) 将产生错误 - 即使不需要该表达式的值。

简而言之：函数调用将始终评估所有参数，然后将控件传递给函数体。如果不计算某些表达式，则需要特殊形式。

这里的if 和cond 是表单示例，它们不会评估所有子表达式 - 因此它们需要是特殊表单。

Answer 2

如果cond 不是特殊形式，则表达式：

((> number 1)         ;;3rd
 (+ number (triangle-using-cond (1- number))))

会导致：

• 一个无限循环，因为triangle-using-cond 会通过尾调用(triangle-using-cond (1- number)) 不断递归地调用自己。

• 或者，最后一个表达式将尝试将值 #f 或 #t 作为函数应用（这在 ANSI Common Lisp 等类型 2 Lisp 中是可能的，但在类型 - 1 Lisp（例如 Racket 或 Scheme）并产生错误。

cond 之所以成为一种特殊形式，是因为它的参数是惰性求值的，而 Scheme 或 Common Lisp 中的函数则急切地求值。

Answer 3

正如已经回答的那样，调用某个函数 f 的所有参数都会在计算应用 f 的结果之前进行评估。然而，这是否意味着cond 或if 或两者都应该是特殊形式？

首先，如果您有if，您可以轻松地模拟带有嵌套测试的cond。相反，if 只是cond 的退化形式。所以你可以说有一个特殊的形式就足够了。让我们选择if，因为它更容易指定。

那么if 应该特别吗？

其实没必要……

如果基本问题是“if 是否可以用一组更小的特殊形式表达？”，那么答案是是：只需实现@987654333 @in terms of functions：

(define true-fn (lambda (then else) (then)))
(define false-fn (lambda (then else) (else)))

只要您可以返回布尔值，您就可以返回上述函数之一。 例如，您可以决定将#t 和#f 绑定到这些函数。 注意它们是如何调用两个输入参数之一的。

((pair? x) ;; returns either true-fn or false-fn 
  (lambda () (+ x 1))
  (lambda () x))

...但是为什么要在 lambda 演算中编写代码？

有条件地评估代码实际上是计算的基本操作。试图找到一种你无法表达的最小特殊形式，这直接导致从程序员的角度来看更差的编程语言，但是核心语言是“干净”的。

从某种角度来看，if 形式（或 cond）是必要的，因为没有它们，在编译器/解释器可以有效处理的方式。

uselpa 引用的This document 讨论使用闭包来实现if，并得出结论：

但是，语法上的不便是如此之大，以至于 Scheme 将 if 定义为一种特殊形式。