Просмотр кода страницы Scheme

{{Карточка языка программирования 
  |name            = Scheme
  |logo            = Lambda lc.svg
  |semantics       = [[Функциональное программирование|функциональный]]
  |class           = [[интерпретатор]] или [[компилятор]]
  |year            = [[1975]] 
  |designer        = [[Стил, Гай|Гай Стил]] и [[Сассмен, Джеральд|Джеральд Сассмен]]
  |extension       = .scm, .ss
  |typing          = строгая, [[Динамическая типизация|динамическая]]
  |dialects        = {{не переведено|T (язык программирования)|T|en|T (programming language)}}
  |implementations = [[PLT Scheme]], [[MIT Scheme]], [[Scheme48]], [[GNU Guile|Guile]], [[JScheme]]
  |influenced_by   = [[Lisp]], [[ALGOL]]
  |influenced      = [[Common Lisp]], [[JavaScript]], [[R (язык программирования)|R]], [[Ruby]], [[Dylan (язык программирования)|Dylan]], [[Lua]], {{нп3|Hop (software)|Hop}}, [[Racket (язык программирования)|Racket]]
}}
'''Scheme''' [{{IPA|skiːm}}] — [[функциональный язык программирования]], один из трёх наиболее популярных диалектов [[Лисп]]а (наряду с [[Common Lisp]] и [[Clojure]]). Создан в середине [[1970-е|1970-х годов]] исследователями [[Массачусетский технологический институт|Массачусетского технологического института]] {{не переведено 2|Стил, Гай|Гаем Стилом|en|Guy L. Steele}} и [[Сассман, Джеральд Джей|Джеральдом Сассменом]].

Обладает минималистичным дизайном, содержит минимум примитивных конструкций и позволяет выразить всё необходимое путём надстройки над ними. Например, использует всего два механизма организации циклов — [[хвостовая рекурсия|хвостовую рекурсию]] и итеративный подход (в котором используются временные переменные для сохранения промежуточного результата).

Язык начинался с попытки реализовать [[модель акторов]] Карла Хьюитта, для чего Стил и Сассман написали «крошечный интерпретатор Лиспа», а затем «добавили механизм создания акторов и посылки сообщений». Scheme стал первым диалектом Лиспа, применяющим исключительно статические (а не динамические) [[Область видимости|области видимости]] переменных, что гарантировало оптимизацию хвостовой рекурсии и обеспечило поддержку булевского типа (<code>#t</code> и <code>#f</code> вместо традиционных <code>T</code> и <code>NIL</code>). Также стал одним из первых языков с поддержкой [[Продолжение (информатика)|продолжений]]. Начиная со спецификации R⁵RS, язык приобрёл средство для записи [[макрос]]ов на основе шаблонов синтаксического преобразования с «соблюдением гигиены» ({{lang-en|hygienic macro}}). Предусматривается «[[сборка мусора (программирование)|сборка мусора]]» (автоматическое освобождение памяти от неиспользуемых более объектов).

В качестве базовых структур данных язык использует списки и одномерные массивы («векторы»). В соответствии с декларируемым минимализмом, (пока) нет стандартного синтаксиса для поддержки структур с именованными полями, а также средств [[Объектно-ориентированное программирование|ООП]] — все это может быть реализовано программистом по его предпочтению, хотя большинство реализаций языка предлагают готовые механизмы.

Первоначальное название языка — Schemer, было изменено из-за ограничения на длину имён файлов в {{нп5|Incompatible Timesharing System|ITS||Incompatible Timesharing System}}; ({{lang-en|schemer}} — «авантюрист», «комбинатор»; видимо, намёк на другие лиспообразные языки, вышедшие из MIT — [[Planner]] (в одном из значений — «прожектёр») и [[Conniver]] («потворщик»)). Значительный вклад в популяризацию языка внесла книга [[Абельсон, Гарольд|Абельсона]] и Сассмана «[[Структура и интерпретация компьютерных программ]]», длительное время использовавшаяся как базовый учебник программирования в Массачусетском технологическом институте.

== Примеры ==
Простые математические операции:
<source lang="scheme" line="1" start="0">
(+ 2 (* 2 2))
> 6
(+ 1 2 3 4)
> 10
</source>
Вызов каждой операции (или функции) представляется списком, в котором символ операции (который, в сущности, является именем функции) всегда занимает начальную позицию.

Предикаты типа:
<source lang="scheme">
(number? 5)
(number? "foo")
(string? "foo")
</source>

По соглашению, имена всех [[предикат]]ов заканчиваются символом <code>?</code>.

Проверки на равенство:
<source lang="scheme">
(equal? "foo" "bar")
(eqv? 5 (+ 2 3))
(eq? 'a 'A)
</source>

Определение макросов для традиционных операций push и pop:
<source lang="scheme">
(define-syntax push!
  (syntax-rules ()
    ((push! x l)
     (set! l (cons x l)))))

(define-syntax pop!
  (syntax-rules ()
    ((pop! l)
     (let ((x (car l)))
       (set! l (cdr l))
       x))))
</source>

Определение функций:
<source lang="scheme">
;; факториал в (неэффективном) рекурсивном стиле
(define (fact x)
  (if (< x 2)
      1
      (* (fact (- x 1)) x)))

;; функция Фибоначчи — требует параллельной рекурсии
(define (fib n)
  (cond ((= n 0) 0)
        ((= n 1) 1)
        (else (+ (fib (- n 1))
                 (fib (- n 2))))))

;; сумма элементов списка в характерном для Scheme стиле
;; (вспомогательная функция loop выражает цикл с помощью
;; хвостовой рекурсии и переменной-аккумулятора)
(define (sum-list x)
  (let loop ((x x) (n 0))
    (if (null? x)
        n
        (loop (cdr x) (+ (car x) n)))))

(fact 14)
(fib 10)
(sum-list '(6 8 100))
(sum-list (map fib '(1 2 3 4)))
</source>

Определение функции должно соответствовать следующему прототипу:
<source lang="scheme">
(define имя-функции (lambda (аргументы) (реализация-функции)))
</source>

хотя на практике чаще используют сокращённую форму:
<source lang="scheme">
(define (имя-функции аргументы) (реализация-функции))
</source>

== Ввод-вывод ==
Для ввода и вывода в Scheme используется тип «порт» (<code>port</code>, R5RS sec 6.6)<ref name="r5rs">{{статья |заглавие=Revised<sup>5</sup> Report on the Algorithmic Language Scheme |ссылка=http://www.schemers.org/Documents/Standards/R5RS/ |издание=Higher-Order and Symbolic Computation |том=11 |номер=1 |страницы=7—105 |doi=10.1023/A:1010051815785 |access-date=2012-08-09 |язык=en |тип=journal |автор=Richard Kelsey; William Clinger; Jonathan Rees; Rozas, G.J.; Adams Iv, N.I.; Friedman, D.P.; Kohlbecker, E.; Steele Jr., G.L.; Bartley, D.H. |месяц=8 |год=1998 |archive-date=2007-01-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070105152327/http://www.schemers.org/Documents/Standards/R5RS/ }}</ref>. R5RS определяет два стандартных порта, доступные как <code>current-input-port</code> и <code>current-output-port</code>, отвечающие [[Стандартные потоки|стандартным потокам ввода-вывода]] Unix. Большинство реализаций также предоставляют <code>current-error-port</code>. [[Перенаправление ввода-вывода]] поддерживается в стандарте с помощью процедур <code>with-input-from-file</code> и <code>with-output-to-file</code>. У реализаций также имеются строковые порты, с помощью которых многие операции ввода-вывода могут выполняться со строковым буфером вместо файла, используя процедуры из SRFI 6<ref name="srfi-6">{{cite web |publisher=The SRFI Editors, schemers.org |author=William D Clinger |date=1999-07-01 |title=SRFI 6: Basic String Ports |url=http://srfi.schemers.org/srfi-6/srfi-6.html |access-date=2012-08-09 |archive-date=2021-10-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20211021131859/https://srfi.schemers.org/srfi-6/srfi-6.html |url-status=live }}</ref>. Стандарт R6RS определяет более сложные процедуры для работы с портами и много новых типов портов.

Следующие примеры написаны на R5RS Scheme.

<source lang="scheme">
(write (+ (read) (read)))
</source>

Вывод в порт по умолчанию (current-output-port):
<syntaxhighlight lang="Scheme">
(let ((hello0 (lambda() (display "Hello world") (newline))))
  (hello0))
</syntaxhighlight>

Передача порта в качестве аргумента:
<syntaxhighlight lang="Scheme">
(let ((hello1 (lambda (p) (display "Hello world" p) (newline p))))
  (hello1 (current-output-port)))
</syntaxhighlight>

Перенаправление вывода в файл:
<syntaxhighlight lang="Scheme">
(let ((hello0 (lambda () (display "Hello world") (newline))))
  (with-output-to-file "outputfile" hello0))
</syntaxhighlight>

Явное открытие файла и закрытие порта:
<syntaxhighlight lang="Scheme">
(let ((hello1 (lambda (p) (display "Hello world" p) (newline p)))
      (output-port (open-output-file "outputfile")))
  (hello1 output-port)
  (close-output-port output-port)
)
</syntaxhighlight>

call-with-output-file:
<syntaxhighlight lang="Scheme">
(let ((hello1 (lambda (p) (display "Hello world" p) (newline p))))
  (call-with-output-file "outputfile" hello1))
</syntaxhighlight>

Подобные процедуры есть и для ввода. R5RS Scheme предоставляет предикаты <code>input-port?</code> и <code>output-port?</code>. Для символьного ввода и вывода существуют <code>write-char</code>, <code>read-char</code>, <code>peek-char</code> и <code>char-ready?</code>. Для чтения и записи выражений Scheme используются процедуры <code>read</code> и <code>write</code>. Если порт достиг конца файла при операции чтения, возвращается eof-объект, который может быть распознан предикатом <code>eof-object?</code>.

== SRFI ==
Из-за минимализма языка многие общие процедуры и синтаксические формы не определены в стандарте. Для того, чтобы сохранить ядро языка малым и способствовать стандартизации расширений, в сообществе Scheme принят процесс «Scheme Request for Implementation» (запрос на реализацию), с помощью которого предлагаемые расширения проходят тщательное обсуждение. Это способствует переносимости кода. Многие SRFI поддерживаются всеми или большинством реализаций Scheme.

Достаточно широко поддерживаются реализациями следующие SRFI<ref name="srfi_support">{{cite web |publisher=The SRFI Editors, schemers.org |date=2009-08-30 |url=http://srfi.schemers.org/srfi-implementers.html |title=Scheme Systems Supporting SRFIs |access-date=2012-08-09 |archive-date=2021-06-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210620154132/https://srfi.schemers.org/srfi-implementers.html |url-status=live }}</ref>:
* 0: проверка наличия расширений с помощью <code>cond-expand</code>
* 1: библиотека для списков
* 4: гомогенные числовые векторы
* 6: строковые порты
* 8: <code>receive</code>: привязка к нескольким значениям
* 9: record типы
* 13: библиотека для строк
* 14: библиотека наборов символов
* 16: синтаксис для процедур переменной [[Арность|арности]]
* 17: обобщенный <code>set!</code>
* 18: поддержка многопоточности
* 19: типы данных и процедуры работы со временем
* 25: многомерные массивы
* 26: нотация для фиксации аргументов процедуры без [[Каррирование|каррирования]]
* 27: источники случайных битов
* 28: базовое форматирование строк
* 29: локализация
* 30: вложенные многострочные комментарии
* 31: специальная форма рекурсивного выполнения
* 37: <code>args-fold</code>: процессор аргументов программы
* 39: parameter objects
* 41: [[Поток данных|потоки данных]]
* 42: [[Списковое включение|eager comprehensions]]
* 43: библиотека векторов
* 45: примитивы для выражения ленивых итерационных алгоритмов
* 60: битовые операции
* 61: более общий <code>cond</code>
* 66: векторы октетов
* 67: процедуры сравнения

== Основные реализации ==
[[GNU Guile]] — язык расширений [[GNU|проекта GNU]] — интерпретатор Scheme, реализованный как библиотека, позволяющая приложениям создавать внутренний интерпретатор Scheme.

Язык [[Racket (язык программирования)|Racket]] изначально являлся реализацией Scheme (первое наименование — PLT Scheme).

[[MIT Scheme]] — [[Свободное программное обеспечение|свободная]] ([[GPL]]) реализация для платформы [[x86]] под [[Linux]], [[FreeBSD]], [[OS/2|IBM OS/2]], и [[Win32]].

{{iw|Chicken Scheme}} — интерпретатор, поддерживающий трансляцию в [[Си (язык программирования)|Си]].

[[JScheme]] — интерпретатор, написанный на [[Java]];

[[Kawa]] — компилятор Scheme в байт-код [[JVM]].

Компилятор [[Chez Scheme]] длительное время поставлялся как коммерческий продукт, с 2016 года стал свободно распространяемым ([[Лицензия Apache|Apache]]).

Всего существует большое количество реализаций языка для разных платформ, в частности, есть интерпретатор Armpit Scheme для микроконтроллеров на базе [[ARM (архитектура)|архитектуры ARM]]<ref>{{Cite web |url=http://armpit.sourceforge.net/ |title=A Scheme Interpreter for ARM Microcontrollers |access-date=2014-12-30 |archive-date=2014-12-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141230151859/http://armpit.sourceforge.net/ |url-status=live }}</ref>.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* [http://mitpress.mit.edu/sicp/ Structure and Interpretation of Computer Programs]{{ref|en}}
* [http://swiss.csail.mit.edu/classes/6.001/abelson-sussman-lectures/ Видео-лекции «Structure and Interpretation of Computer Programs»], Harold Abelson и Gerald Jay Sussman{{ref|en}}
* [http://www.scheme.com/tspl4/ The Scheme Programming Language], R. Kent Dybvig{{ref|en}}
* [http://htdp.org/2020-8-1/Book/index.html Учебник HtDP (How to Design Programs, Second Edition)]

== Ссылки ==
{{викиучебник|Введение в язык Scheme для школьников}}
* [http://www.schemers.org/ A large collection of Scheme resources]. Большая коллекция ресурсов по Scheme.
* [https://web.archive.org/web/20190926062824/http://community.schemewiki.org/ Сообщество schemewiki.org]

{{Лисп}}
{{rq|
{{переработать|дата=2009-11-27}}
{{стиль статьи|дата=2009-11-27}}
{{обновить|дата=2009-11-27}}
{{нет сносок|дата=2009-11-27}}
}}
{{перевести|en|Scheme}}

[[Категория:Scheme| ]]
[[Категория:Языки программирования семейства Лиспа]]
[[Категория:Языки программирования для образования]]
[[Категория:Языки программирования с автоматическим управлением памятью]]
[[Категория:Реализации языка программирования Scheme|*]]