#lang racket ; 声明我们使用的语言 ;;; 注释 ;; 单行注释以分号开始 #| 块注释 可以横跨很多行而且... #| 可以嵌套 |# |# ;; S表达式注释忽略剩下的表达式 ;; 在调试的时候会非常有用 #; (被忽略的表达式) ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 1. 原始数据类型和操作符 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;; 数字 9999999999999999999999 ; 整数 #b111 ; 二进制数字 => 7 #o111 ; 八进制数字 => 73 #x111 ; 十六进制数字 => 273 3.14 ; 实数 6.02e+23 1/2 ; 有理数 1+2i ; 复数 ;; 函数调用写作(f x y z ...) ;; 在这里 f 是一个函数, x, y, z, ... 是参数 ;; 如果你想创建一个列表数据的字面量, 使用 ' 来阻止它们 ;; 被求值 '(+ 1 2) ; => (+ 1 2) ;; 接下来,是一些数学运算 (+ 1 1) ; => 2 (- 8 1) ; => 7 (* 10 2) ; => 20 (expt 2 3) ; => 8 (quotient 5 2) ; => 2 (remainder 5 2) ; => 1 (/ 35 5) ; => 7 (/ 1 3) ; => 1/3 (exact->inexact 1/3) ; => 0.3333333333333333 (+ 1+2i 2-3i) ; => 3-1i ;;; 布尔类型 #t ; 为真 #f ; 为假,#f 之外的任何值都是真 (not #t) ; => #f (and 0 #f (error "doesn't get here")) ; => #f (or #f 0 (error "doesn't get here")) ; => 0 ;;; 字符 #\A ; => #\A #\λ ; => #\λ #\u03BB ; => #\λ ;;; 字符串是字符组成的定长数组 "Hello, world!" "Benjamin \"Bugsy\" Siegel" ; \是转义字符 "Foo\tbar\41\x21\u0021\a\r\n" ; 包含C语言的转义字符,和Unicode "λx:(μα.α→α).xx" ; 字符串可以包含Unicode字符 ;; 字符串可以相加 (string-append "Hello " "world!") ; => "Hello world!" ;; 一个字符串可以看做是一个包含字符的列表 (string-ref "Apple" 0) ; => #\A ;; format 可以用来格式化字符串 (format "~a can be ~a" "strings" "formatted") ;; 打印字符串非常简单 (printf "I'm Racket. Nice to meet you!\n") ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 2. 变量 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 你可以使用 define 定义一个变量 ;; 变量的名字可以使用任何字符除了: ()[]{}",'`;#|\ (define some-var 5) some-var ; => 5 ;; 你也可以使用Unicode字符 (define ⊆ subset?) (⊆ (set 3 2) (set 1 2 3)) ; => #t ;; 访问未赋值的变量会引发一个异常 ; x ; => x: undefined ... ;; 本地绑定: `me' 被绑定到 "Bob",并且只在 let 中生效 (let ([me "Bob"]) "Alice" me) ; => "Bob" ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 3. 结构和集合 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 结构体 (struct dog (name breed age)) (define my-pet (dog "lassie" "collie" 5)) my-pet ; => # (dog? my-pet) ; => #t (dog-name my-pet) ; => "lassie" ;;; 对 (不可变的) ;; `cons' 返回对, `car' 和 `cdr' 从对中提取第1个 ;; 和第2个元素 (cons 1 2) ; => '(1 . 2) (car (cons 1 2)) ; => 1 (cdr (cons 1 2)) ; => 2 ;;; 列表 ;; 列表由链表构成, 由 `cons' 的结果 ;; 和一个 `null' (或者 '()) 构成,后者标记了这个列表的结束 (cons 1 (cons 2 (cons 3 null))) ; => '(1 2 3) ;; `list' 给列表提供了一个非常方便的可变参数的生成器 (list 1 2 3) ; => '(1 2 3) ;; 一个单引号也可以用来表示一个列表字面量 '(1 2 3) ; => '(1 2 3) ;; 仍然可以使用 `cons' 在列表的开始处添加一项 (cons 4 '(1 2 3)) ; => '(4 1 2 3) ;; `append' 函数可以将两个列表合并 (append '(1 2) '(3 4)) ; => '(1 2 3 4) ;; 列表是非常基础的类型,所以有*很多*操作列表的方法 ;; 下面是一些例子: (map add1 '(1 2 3)) ; => '(2 3 4) (map + '(1 2 3) '(10 20 30)) ; => '(11 22 33) (filter even? '(1 2 3 4)) ; => '(2 4) (count even? '(1 2 3 4)) ; => 2 (take '(1 2 3 4) 2) ; => '(1 2) (drop '(1 2 3 4) 2) ; => '(3 4) ;;; 向量 ;; 向量是定长的数组 #(1 2 3) ; => '#(1 2 3) ;; 使用 `vector-append' 方法将2个向量合并 (vector-append #(1 2 3) #(4 5 6)) ; => #(1 2 3 4 5 6) ;;; Set(翻译成集合也不太合适,所以不翻译了..) ;; 从一个列表创建一个Set (list->set '(1 2 3 1 2 3 3 2 1 3 2 1)) ; => (set 1 2 3) ;; 使用 `set-add' 增加一个成员 ;; (函数式特性: 这里会返回一个扩展后的Set,而不是修改输入的值) (set-add (set 1 2 3) 4) ; => (set 1 2 3 4) ;; 使用 `set-remove' 移除一个成员 (set-remove (set 1 2 3) 1) ; => (set 2 3) ;; 使用 `set-member?' 测试成员是否存在 (set-member? (set 1 2 3) 1) ; => #t (set-member? (set 1 2 3) 4) ; => #f ;;; 散列表 ;; 创建一个不变的散列表 (可变散列表的例子在下面) (define m (hash 'a 1 'b 2 'c 3)) ;; 根据键取得值 (hash-ref m 'a) ; => 1 ;; 获取一个不存在的键是一个异常 ; (hash-ref m 'd) => 没有找到元素 ;; 你可以给不存在的键提供一个默认值 (hash-ref m 'd 0) ; => 0 ;; 使用 `hash-set' 来扩展一个不可变的散列表 ;; (返回的是扩展后的散列表而不是修改它) (define m2 (hash-set m 'd 4)) m2 ; => '#hash((b . 2) (a . 1) (d . 4) (c . 3)) ;; 记住,使用 `hash` 创建的散列表是不可变的 m ; => '#hash((b . 2) (a . 1) (c . 3)) <-- no `d' ;; 使用 `hash-remove' 移除一个键值对 (函数式特性,m并不变) (hash-remove m 'a) ; => '#hash((b . 2) (c . 3)) ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 3. 函数 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 使用 `lambda' 创建函数 ;; 函数总是返回它最后一个表达式的值 (lambda () "Hello World") ; => # ;; 也可以使用 Unicode 字符 `λ' (λ () "Hello World") ; => 同样的函数 ;; 使用括号调用一个函数,也可以直接调用一个 lambda 表达式 ((lambda () "Hello World")) ; => "Hello World" ((λ () "Hello World")) ; => "Hello World" ;; 将函数赋值为一个变量 (define hello-world (lambda () "Hello World")) (hello-world) ; => "Hello World" ;; 你可以使用函数定义的语法糖来简化代码 (define (hello-world2) "Hello World") ;; `()`是函数的参数列表 (define hello (lambda (name) (string-append "Hello " name))) (hello "Steve") ; => "Hello Steve" ;; 同样的,可以使用语法糖来定义: (define (hello2 name) (string-append "Hello " name)) ;; 你也可以使用可变参数, `case-lambda' (define hello3 (case-lambda [() "Hello World"] [(name) (string-append "Hello " name)])) (hello3 "Jake") ; => "Hello Jake" (hello3) ; => "Hello World" ;; ... 或者给参数指定一个可选的默认值 (define (hello4 [name "World"]) (string-append "Hello " name)) ;; 函数可以将多余的参数放到一个列表里 (define (count-args . args) (format "You passed ~a args: ~a" (length args) args)) (count-args 1 2 3) ; => "You passed 3 args: (1 2 3)" ;; ... 也可以使用不带语法糖的 `lambda' 形式: (define count-args2 (lambda args (format "You passed ~a args: ~a" (length args) args))) ;; 你可以混用两种用法 (define (hello-count name . args) (format "Hello ~a, you passed ~a extra args" name (length args))) (hello-count "Finn" 1 2 3) ; => "Hello Finn, you passed 3 extra args" ;; ... 不带语法糖的形式: (define hello-count2 (lambda (name . args) (format "Hello ~a, you passed ~a extra args" name (length args)))) ;; 使用关键字 (define (hello-k #:name [name "World"] #:greeting [g "Hello"] . args) (format "~a ~a, ~a extra args" g name (length args))) (hello-k) ; => "Hello World, 0 extra args" (hello-k 1 2 3) ; => "Hello World, 3 extra args" (hello-k #:greeting "Hi") ; => "Hi World, 0 extra args" (hello-k #:name "Finn" #:greeting "Hey") ; => "Hey Finn, 0 extra args" (hello-k 1 2 3 #:greeting "Hi" #:name "Finn" 4 5 6) ; => "Hi Finn, 6 extra args" ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 4. 判断是否相等 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 判断数字使用 `=' (= 3 3.0) ; => #t (= 2 1) ; => #f ;; 判断对象使用 `eq?' (eq? 3 3) ; => #t (eq? 3 3.0) ; => #f (eq? (list 3) (list 3)) ; => #f ;; 判断集合使用 `equal?' (equal? (list 'a 'b) (list 'a 'b)) ; => #t (equal? (list 'a 'b) (list 'b 'a)) ; => #f ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 5. 控制结构 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;; 条件判断 (if #t ; 测试表达式 "this is true" ; 为真的表达式 "this is false") ; 为假的表达式 ; => "this is true" ;; 注意, 除 `#f` 之外的所有值都认为是真 (member 'Groucho '(Harpo Groucho Zeppo)) ; => '(Groucho Zeppo) (if (member 'Groucho '(Harpo Groucho Zeppo)) 'yep 'nope) ; => 'yep ;; `cond' 会进行一系列的判断来选择一个结果 (cond [(> 2 2) (error "wrong!")] [(< 2 2) (error "wrong again!")] [else 'ok]) ; => 'ok ;;; 模式匹配 (define (fizzbuzz? n) (match (list (remainder n 3) (remainder n 5)) [(list 0 0) 'fizzbuzz] [(list 0 _) 'fizz] [(list _ 0) 'buzz] [_ #f])) (fizzbuzz? 15) ; => 'fizzbuzz (fizzbuzz? 37) ; => #f ;;; 循环 ;; 循环可以使用递归(尾递归) (define (loop i) (when (< i 10) (printf "i=~a\n" i) (loop (add1 i)))) (loop 5) ; => i=5, i=6, ... ;; 类似的,可以使用 `let` 定义 (let loop ((i 0)) (when (< i 10) (printf "i=~a\n" i) (loop (add1 i)))) ; => i=0, i=1, ... ;; 看上面的例子怎么增加一个新的 `loop' 形式, 但是 Racket 已经有了一个非常 ;; 灵活的 `for' 了: (for ([i 10]) (printf "i=~a\n" i)) ; => i=0, i=1, ... (for ([i (in-range 5 10)]) (printf "i=~a\n" i)) ; => i=5, i=6, ... ;;; 其他形式的迭代 ;; `for' 允许在很多数据结构中迭代: ;; 列表, 向量, 字符串, Set, 散列表, 等... (for ([i (in-list '(l i s t))]) (displayln i)) (for ([i (in-vector #(v e c t o r))]) (displayln i)) (for ([i (in-string "string")]) (displayln i)) (for ([i (in-set (set 'x 'y 'z))]) (displayln i)) (for ([(k v) (in-hash (hash 'a 1 'b 2 'c 3 ))]) (printf "key:~a value:~a\n" k v)) ;;; 更多复杂的迭代 ;; 并行扫描多个序列 (遇到长度小的就停止) (for ([i 10] [j '(x y z)]) (printf "~a:~a\n" i j)) ; => 0:x 1:y 2:z ;; 嵌套循环 (for* ([i 2] [j '(x y z)]) (printf "~a:~a\n" i j)) ; => 0:x, 0:y, 0:z, 1:x, 1:y, 1:z ;; 带有条件判断的 `for` (for ([i 1000] #:when (> i 5) #:unless (odd? i) #:break (> i 10)) (printf "i=~a\n" i)) ; => i=6, i=8, i=10 ;;; 更多的例子帮助你加深理解.. ;; 和 `for' 循环非常像 -- 收集结果 (for/list ([i '(1 2 3)]) (add1 i)) ; => '(2 3 4) (for/list ([i '(1 2 3)] #:when (even? i)) i) ; => '(2) (for/list ([i 10] [j '(x y z)]) (list i j)) ; => '((0 x) (1 y) (2 z)) (for/list ([i 1000] #:when (> i 5) #:unless (odd? i) #:break (> i 10)) i) ; => '(6 8 10) (for/hash ([i '(1 2 3)]) (values i (number->string i))) ; => '#hash((1 . "1") (2 . "2") (3 . "3")) ;; 也有很多其他的内置方法来收集循环中的值: (for/sum ([i 10]) (* i i)) ; => 285 (for/product ([i (in-range 1 11)]) (* i i)) ; => 13168189440000 (for/and ([i 10] [j (in-range 10 20)]) (< i j)) ; => #t (for/or ([i 10] [j (in-range 0 20 2)]) (= i j)) ; => #t ;; 如果需要合并计算结果, 使用 `for/fold' (for/fold ([sum 0]) ([i '(1 2 3 4)]) (+ sum i)) ; => 10 ;; (这个函数可以在大部分情况下替代普通的命令式循环) ;;; 异常 ;; 要捕获一个异常,使用 `with-handlers' 形式 (with-handlers ([exn:fail? (lambda (exn) 999)]) (+ 1 "2")) ; => 999 (with-handlers ([exn:break? (lambda (exn) "no time")]) (sleep 3) "phew") ; => "phew", 如果你打断了它,那么结果 => "no time" ;; 使用 `raise' 抛出一个异常后者其他任何值 (with-handlers ([number? ; 捕获抛出的数字类型的值 identity]) ; 将它们作为普通值 (+ 1 (raise 2))) ; => 2 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 6. 可变的值 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 使用 `set!' 给一个已经存在的变量赋一个新值 (define n 5) (set! n (add1 n)) n ; => 6 ;; 给那些明确地需要变化的值使用 `boxes` (在其他语言里类似指针 ;; 或者引用) (define n* (box 5)) (set-box! n* (add1 (unbox n*))) (unbox n*) ; => 6 ;; 很多 Racket 数据类型是不可变的 (对,列表,等),有一些既是可变的 ;; 又是不可变的 (字符串,向量,散列表 ;; 等...) ;; 使用 `vector' 或者 `make-vector' 创建一个可变的向量 (define vec (vector 2 2 3 4)) (define wall (make-vector 100 'bottle-of-beer)) ;; 使用 `vector-set!` 更新一项 (vector-set! vec 0 1) (vector-set! wall 99 'down) vec ; => #(1 2 3 4) ;; 创建一个空的可变散列表,然后操作它 (define m3 (make-hash)) (hash-set! m3 'a 1) (hash-set! m3 'b 2) (hash-set! m3 'c 3) (hash-ref m3 'a) ; => 1 (hash-ref m3 'd 0) ; => 0 (hash-remove! m3 'a) ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 7. 模块 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 模块让你将你的代码组织为多个文件,成为可重用的模块, ;; 在这里,我们使用嵌套在本文的整个大模块 ;; 里的子模块(从 "#lang" 这一行开始) (module cake racket/base ; 基于 racket/base 定义一个 `cake` 模块 (provide print-cake) ; 这个模块导出的函数 (define (print-cake n) (show " ~a " n #\.) (show " .-~a-. " n #\|) (show " | ~a | " n #\space) (show "---~a---" n #\-)) (define (show fmt n ch) ; 内部函数 (printf fmt (make-string n ch)) (newline))) ;; 使用 `require` 从模块中得到所有 `provide` 的函数 (require 'cake) ; 这里的 `'`表示是本地的子模块 (print-cake 3) ; (show "~a" 1 #\A) ; => 报错, `show' 没有被导出,不存在 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 8. 类和对象 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 创建一个 fish% 类(%是给类绑定用的) (define fish% (class object% (init size) ; 初始化的参数 (super-new) ; 父类的初始化 ;; 域 (define current-size size) ;; 公共方法 (define/public (get-size) current-size) (define/public (grow amt) (set! current-size (+ amt current-size))) (define/public (eat other-fish) (grow (send other-fish get-size))))) ;; 创建一个 fish% 类的示例 (define charlie (new fish% [size 10])) ;; 使用 `send' 调用一个对象的方法 (send charlie get-size) ; => 10 (send charlie grow 6) (send charlie get-size) ; => 16 ;; `fish%' 是一个普通的值,我们可以用它来混入 (define (add-color c%) (class c% (init color) (super-new) (define my-color color) (define/public (get-color) my-color))) (define colored-fish% (add-color fish%)) (define charlie2 (new colored-fish% [size 10] [color 'red])) (send charlie2 get-color) ;; 或者,不带名字 (send (new (add-color fish%) [size 10] [color 'red]) get-color) ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 9. 宏 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 宏让你扩展这门语言的语法 ;; 让我们定义一个while循环 (define-syntax-rule (while condition body ...) (let loop () (when condition body ... (loop)))) (let ([i 0]) (while (< i 10) (displayln i) (set! i (add1 i)))) ;; 宏是安全的,你不能修改现有的变量 (define-syntax-rule (swap! x y) ; !表示会修改 (let ([tmp x]) (set! x y) (set! y tmp))) (define tmp 2) (define other 3) (swap! tmp other) (printf "tmp = ~a; other = ~a\n" tmp other) ;; 变量 `tmp` 被重命名为 `tmp_1` ;; 避免名字冲突 ;; (let ([tmp_1 tmp]) ;; (set! tmp other) ;; (set! other tmp_1)) ;; 但它们仍然会导致错误代码,比如: (define-syntax-rule (bad-while condition body ...) (when condition body ... (bad-while condition body ...))) ;; 这个宏会挂掉,它产生了一个无限循环,如果你试图去使用它 ;; 编译器会进入死循环 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 10. 契约 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;; 契约限制变量从模块中导入 (module bank-account racket (provide (contract-out [deposit (-> positive? any)] ; 数量一直是正值 [balance (-> positive?)])) (define amount 0) (define (deposit a) (set! amount (+ amount a))) (define (balance) amount) ) (require 'bank-account) (deposit 5) (balance) ; => 5 ;; 客户端尝试存储一个负值时会出错 ;; (deposit -5) ; => deposit: contract violation ;; expected: positive? ;; given: -5 ;; more details....