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1.1 Scheme ¶

Scheme 是 Lisp 编程语言的一种方言，由 Guy Lewis Steele Jr. 和 Gerald Jay Sussman 于 20 世纪 70 年代中期发明。第一个 Lisp 语言是 LISP，由 John McCarthy 于 20 世纪 50 年代后半期创建。

Lisp 的语法使用 S-表达式，它们由 McCarthy 创建， 用于在他的 eval 函数中将 LISP 函数表示为数据 （发表于 1960 年）。Eval 是一个只有一页的通用 LISP 函数， 能够运行任何其他 LISP 函数。第一个 LISP 解释器 是 Steve Russell 手工编译 eval 函数时 创建的。

今天，许多语言提供了 Lisp 的大量子集特性， 有些甚至试图提供 Scheme 的特性。S-表达式没有被加入 是因为那会使这些语言变成 Lisp。

Lisp 语言的显著特性包括动态类型、垃圾回收 和 S-表达式（"符号表达式"）。Scheme 在 这些基础上增加了一些额外的显著特性：静态作用域、 正确的尾递归、卫生宏、完整续延和 dynamic-wind。

• 动态类型意味着程序员不需要向编译器证明 程序是类型良好的。这是有益的，因为 存在一些关于程序的真命题，除非运行程序， 否则无法证明。
• 垃圾回收是自动回收未使用的内存。这是有益的， 因为没有它，有些程序就无法编写。
• S-表达式提供了一种将代码表示为数据的便捷方式， 采用 Lisp 程序员习惯使用的格式，这使得 可以通过宏进行自动变换和通过 eval 进行动态求值。 这是有益的，因为没有动态代码求值， 有些程序就无法编写。它也使程序员 不必猜测解析器将如何分解代码。
• 静态作用域意味着变量的使用与变量在 程序文本中出现的绑定相关联。这在 今天的大多数语言中都是标准做法，但 Scheme 是少数 始终正确做到这一点的语言之一。（如果需要动态作用域， 可以通过 dynamic-wind 获得，因为有些 程序没有它就無法编写）。
• 正确的尾递归提供了一个保证：当过程调用 出现在 尾上下文 中时（例如在过程的 最后一个表达式中），不会使用额外的栈帧。这是有益的， 因为没有正确的尾递归，有些程序 就无法编写。
• 卫生宏意味着一个库可以提供对 Scheme 语法的扩展，这些扩展与内置的 Scheme 语法 无法区分，而卫生性意味着这些宏不会意外地破坏 静态作用域。功能较弱的宏系统容易出现插入 与程序中已使用的变量冲突的变量。
• （续延通常以极其抽象的术语解释，所以 我在这里会非常具体）。续延是栈的副本， 以及与 dynamic-wind 相关的状态。许多 语言提供了在栈中向上逃逸的方法（例如 longjmp 或异常），但续延还允许程序将栈恢复到 捕获续延时的状态。想象一下抛出异常 从而向上移动栈，然后异常处理程序修复问题 再回到栈的下方继续执行。Scheme 还不同寻常地允许 续延被多次恢复。续延是有用的，因为 没有它们，有些程序就无法编写。任何控制结构 都可以用它们表达，甚至是那些没有内置于语言中的结构。
• Dynamic-wind 提供了一种在程序的某个部分被进入 然后退出时运行代码的方法。续延意味着 这可以发生多次。这个特性是有用的，因为 没有它，有些程序就无法编写。

上述特性可以在缺乏它们的语言中被模拟。 尾递归可以通过用列表模拟栈来手动实现， 动态类型可以通过抽象数据类型和类型分派来实现， 垃圾回收可以为某个数据结构实现， 而续延可以通过续延传递风格来手动实现。

从任何图灵完备的语言都可以实现任何其他图灵完备的 语言的意义上来说，这样的模拟总是可能的。 但这些模拟不会存在于与宿主语言相同的 层次上，因此本质上更低劣。