S-表达式

✍ dations ◷ 2024-12-23 09:32:55 #S-表达式

所谓“S-表达式/运算式”(S-expression)或“sexp”(其中“S”代表“符号的”),是指一种以人类可读的文本形式表达半结构化数据的约定。S-表达式可能以其在Lisp家族的编程语言中的使用而为人所知。其他应用则见于由Lisp衍生的语言,如DSSSL(英语:Document Style Semantics and Specification Language),以及如IMAP之类通信协议中作为标记出现和约翰·麦卡锡的CBCL(英语:Common Business Communication Language)。语法细节和所支持的数据类型虽因语言而异,但这些语言间最通用的特性则是使用S-表达式作为括号化的前缀表示法(有时亦作剑桥波兰表示法)。

S-表达式格式有许多变体,支持不同数据类型的各种不同语法。最广泛支持的是:

S-表达式在Lisp中既用作代码,也用作数据(见McCarthy Recursive Functions of Symbolic Expressions )。S-表达式原本被用于将被M-表达式(英语:M-expression)处理的数据,但Lisp的首个实现是一个 S-表达式的解释器,以 S-表达式编码 M-表达式,而Lisp程序员很快习惯于对代码和数据都使用 S-表达式。

S-表达式可以是如数字这样的单个对象,包括特殊原子nilt在内的LISP 原子(英语:LIST atom),或写作 (x . y)的cons pair。更长的列表则由嵌套的cons pair组成,例如(1 . (2 . (3 . nil)))(,亦可写作更易理解的(1 2 3))。

使用前缀表示法,程序代码可写作 S-表达式。书写Lisp程序中额外的语法糖则是,一般的表达式(quote x)可以省略为'x

嵌套列表可以写为 S-表达式:((milk juice) (honey marmalade))是一个双元素S-表达式,其元素也是双元素 S-表达式。Lisp(和本文)中使用的以空格分隔的符号是典型的。换行符(换行符)通常有资格作为分隔符。这是一个简单的上下文无关语法的一小部分英语写成 S-表达式(Gazdar / Melish,Lisp 中的自然语言处理):

(((S) (NP VP)) ((VP) (V)) ((VP) (V NP)) ((V) died) ((V) employed) ((NP) nurses) ((NP) patients) ((NP) Medicenter) ((NP) "Dr Chan"))

S 表达式的源码示例

Common Lisp范例:

(defun factorial (x)    (if (zerop x) 1        (* x (factorial (- x 1)))))

Scheme范例:

(define (factorial x)    (if (zero? x) 1        (* x (factorial (- x 1)))))

解析

S-表达式经常与 XML 进行比较,一个关键的区别是 S-表达式在语法上要简单得多,因此更容易解析。例如,可以在几十行 Python 代码中实现一个简单的 S-表达式解析器。

def parse_sexp(string):    """    >>> parse_sexp("(+ 5 (+ 3 5))")    ]]        """    sexp = ]    word = ''    in_str = False    for char in string:        if char == '(' and not in_str:            sexp.append()        elif char == ')' and not in_str:            if word:                sexp.append(word)                word = ''            temp = sexp.pop()            sexp.append(temp)        elif char in (' ', 'n', 't') and not in_str:            if word:                sexp.append(word)                word = ''        elif char == '"':            in_str = not in_str        else:            word += char    return sexp

标准化

1997年5月,罗纳德·李维斯特 提交了一份 Internet-Draft(英语:Internet-草案) ,拟作为RFC出版。该草案定义了基于Lisp S-表达式的语法,但旨在用于一般目的的数据存储及交换(类似XML)而非仅限于编程。尽管未被批准为RFC,但此草案已被其他RFC(如RFC 2693)和数种出版物(页面存档备份,存于互联网档案馆)引用。最原始的用途则是在SPKI(英语:Simple public key infrastructure)中。

Rivest的格式定义了 S-表达式为一个八位元组-串(一系列字节)或其他S-表达式的有限列表。此定义描述了三种表达这种结构的互换格式。一种为“advanced transport”——以格式而言具有很大弹性,且语法上近似于Lisp-风格表达式,但并不等同。例如,advanced transport允许八位元组-串逐字表示(串的长度后跟随一分号及整个原始的串),引号形式允许转义字符,十六进制,Base64,或者在满足一定条件时直接作为“token”。(Rivest的token与Lisp token不同之处在于前者仅仅为了方便与审美,像其他字符串一样对待,而后者有特别的语法意义。)为了更为紧密,更便于语法分析,独立于任何抽象的 S-表达式,另一种交换格式“canonical presentation”仅允许逐字表示的字符串,格式上禁止字符串以外的空白。

自由软件:

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