在Lisp中是否有类似于C语言return语句的东西？

Question

我希望在Lisp中实现一个基本条件的递归函数，但是由于Lisp中没有返回语句，我无法做到这一点。

我的Lisp代码是基于这个C代码编写的。

if (n==0) return;

我该如何在Lisp中实现这个功能？

- Akash Babu

---

Lisp经常被用作函数式编程语言。这意味着对term/stdout的输出被认为是“副作用”，有些（没有太强烈的负面含义）不干净。当然，Common Lisp中的任何函数都会评估到其最终形式的值。 - miercoledi

在一个名为 #'foo 的函数中，如果要像“如果 n 等于 0，则中止所有操作”这样的操作，通常会使用条件语句 - 在大多数情况下，这可能是 #'cond 函数，但这里有一个使用 #'when 的简单实现，它通常是内置的宏。 (when (= n 0) (return-from foo nil)) 在上面的 when 表单中，nil 可以被更复杂的表单替换，但如果需要，您可能希望构建 (cond) 或 (case) 等的实现。 - miercoledi

@miercoledi Lisp并不比Perl更加函数化，除了引述更简单外。有些问题无法仅通过函数式的编程方式解决，这时需要引入状态机来完成和命令式代码相同的操作，只不过环境中的转换会在每次操作后进行复制。其中一个这样的问题是部分规约，您想要在转换环境的同时减少一系列步骤，但在满足某个条件时停止减少；“命令式”代码可以将这种复杂性有效地抽象出来，而“纯函数式”则使其变得不切实际。 - Dmytro

纯函数式方法在表达“在我的数组xs中查找字符串”hi”的索引时遇到困难，因为即使在找到它后reduce仍必须遍历整个数组，而filter将遍历整个数组，甚至不知道第一个元素是什么，因为它旨在执行无序操作。因此，如果不引入状态机/流/“单子”，则没有正确表达这个问题的方法，而这种方法等同于命令式方法。 - Dmytro

Answer 1

Common Lisp 有一个特殊形式叫做 RETURN-FROM （以及它的相关形式 RETURN），用于实现你想要的功能。

(defun accumulate-list (list)
  (when (null list)
    (return-from accumulate-list 0))
  (+ (first list)
     (accumulate-list (rest list))))

话虽如此，我更喜欢在编写递归函数时使用COND。

(defun accumulate-list (list)
   (cond
     ((null list)
      0)
     (t
      (+ (first list)
         (accumulate-list (rest list))))))

- Mark Cox

---

请注意，如果cond中的一个子句没有主体形式，则如果测试表达式返回非nil值，则返回测试表达式的结果。这意味着您可以编写(cond ((null list) 0) ((+ (first list) ...)))；在这种情况下不需要t。 - Joshua Taylor

@JoshuaTaylor（我的评论不适用于CL。）在Scheme中，最好使用else而不是将表达式用作测试形式，因为else表达式处于尾部位置，而测试形式仍然必须经过真实性测试。 - C. K. Young

@ChrisJester-Young 关于Scheme/CL的差异，你说得很好；问题只是标记为[tag:lisp]，所以不清楚目标Lisp是什么，但这个答案使用了defun，所以我假设是Common Lisp。如果有后续子句，我可以理解为什么独立测试会处于非尾位置，但如果它是最后一个子句，那么独立测试不就处于尾位置了吗？例如，在(cond ... ((+ 2 3)))中，如果你一直到达(+ 2 3)，那么它将成为返回值。这就像(and ... last)和(or ... last)的情况，不是吗？ - Joshua Taylor

在Scheme中，＃f（在标准术语中是唯一的false值）和“未指定的值”之间存在差异（如果cond“掉落”最后一个子句，则返回该值，并且通常为实现提供的(void)）。因此，在Scheme中，仅用于测试的最后一个子句不能简单地优化为else。（但我可以看到您如何在CL中执行此操作，因为nil既是false值，也是如果执行掉落，则是cond的结果）。 - C. K. Young

@ChrisJester-Young 我正在查看 R5RS，4.2.1 条件语句 并且发现每个子句都是 (<test> <expression> ...)，所以（正如你过去提醒我的那样 ;))，可以有 零 个表达式。之后，它说，“如果所选子句仅包含测试而没有表达式，则测试的值将作为结果返回。” 因此 Scheme 确实 支持 (cond ... (test)) 求值为 test 求值的任何内容。（它是否处于尾位置仍然未知。） - Joshua Taylor

Answer 2

对于 Algol 程序员（或其许多方言，如 C、Java、Perl 等），LISP 中的每个表达式都像是一个“返回表达式”。例如：

{
  int x = 10;
  if( x == 10 )
    return 10 * 5;
  else
    return 5 * 19; 
}

在LISP中，可以这样写：

;; direct version
(let ((x 10))
  (if (= x 10)
      (* 10 x)
      (* 5 x)))


;; if can be anywhere
(let ((x 10))
  (* x
     (if (= x 10) 
         10 
         5))))

作为你可能注意到的，LISP 的 if 更像是三元运算符 ( expression ? consequent : alternative ) 而不是 C 的 if。

编辑：

现在您已经添加了一个使用 C 中的 return 的示例要翻译，我看到您并没有使用 return 返回一个值，而是将其作为 goto 早期退出函数。由于 goto 仍然被认为是有害的，即使 CL 的 return-from 肯定是最好的直译，但它并不总是正确的答案。

在任何 LISP 中，您都需要提供要返回的值，即使您不打算使用它（对于因其副作用而调用的函数）。如果您不打算使用该值，则可以只使用 nil。

(if (zerop x)
    nil
    (something-else x))

如果您需要多个语句（用于副作用），则使用let，progn或将整个内容切换为cond：

;; using let to bind as well as implicit progn
(if (zerop x)
    nil
    (let ((tmp (gethash x *h*)))
      (setf (gethash x *h*) (+ x 1))
      (something-else tmp)))

;; using progn
(if (zerop x)
    nil
    (progn
      (setf (gethash x *h*) (+ (gethash x *h*) 1))
      (something-else (gethash x *h*))))

;; using cond
(cond ((zerop x) nil)
      (t
       (setf (gethash x *h*) (+ (gethash x *h*) 1))
       (something-else (gethash x *h*))))

- Sylwester

---

我最近在某个地方读到，当Dijkstra发表那篇文章时，被认为有害的GOTO是自由跳入和跳出代码块的那种（使得这样的块在概念上具有多个入口和出口点），实际上在那个时候，即使在汇编语言中编码时，子程序也被认为是一种新颖的范例（函数调用协议只是程序员要遵守的约定）。因此，可以说（并且我将其翻译回我们的问题）在算法上使用return-from是没有问题的。 :) - Will Ness

@WillNess 我喜欢它仍被认为是有害的这个概念，以及存在例外情况。这样你每次写代码时都会思考它。这就像 Scheme 中的 call/cc，我几乎从不使用它。 - Sylwester

我个人喜欢结构化的本地化goto语句。就像他们所说的那样，你的情况可能有所不同。:) 最近我在C中编写了一些循环，其中有两个入口点，有时需要执行一些内部初始化（基本上是按块工作，但产生一个平面输出，遵循concatMap ... span ...范例）。对我来说，与标志打交道似乎更加混乱。 - Will Ness

Answer 3

你只需将if语句放在整个代码块前面，并在需要返回“nothing”时使用nil而不是return。

因此，要计算从0到n的所有数字的总和：

(defun somefunc (n)
  (if (zerop n)
      0
      (+ n (somefunc (- n 1)))))

如果 n==0，递归函数返回 0。否则，它执行加法，将 n 加到 f(n-1) 上，并返回该结果。（请注意，这不是理想的算法，只是一个递归函数的示例）。

请记住，Lisp 返回函数中最后执行的表达式的值作为其值。如果 n==0，则上述代码返回 0。如果 n>0，它将返回 + 表达式的结果。

如果您需要多步测试（例如确保未传递负数），cond 就是方法（如前所述）。无论哪种方式，最后一个执行的东西的值都是函数的值。

- eric.green