李二狗 — @Meniny
作为Lisp语言大家族的一员，Scheme同样擅长于处理表。你应该理解表以及有关表的操作以掌握Scheme。表在在后面章节中的递归函数和高阶函数中扮演重要角色。
在本章中，讲解基本的表操作，例如cons，car，cdr，list和quote。
3.2 Cons单元和表
3.2.1 Cons单元
首先，让我解释一下表的元素：Cons单元 (Cons cells) 。Cons单元是一个存放了两个地址的内存空间。Cons单元可用函数cons生成。
在前端输入(cons 1 2)
(cons 1 2)
;Value 11: (1 . 2)
系统返回(1 . 2)。如图一所示，函数cons给两个地址分配了内存空间，并把存放指向1的地址放在一个空间，把存放指向2的地址放在另一个空间。存放指向1的地址的内存空间被称作car部分，对应的，存放指向2的地址的内存空间被称作cdr部分。car和cdr分别是寄存器地址部分 (Contents of the Address part of the Register) 和寄存器减量部分 (Contents of the Decrement part of the Register) 的简称。这些名字最初来源于Lisp首次被实现所使用的硬件环境中内存空间的名字。这些名字同时也表明Cons单元的本质就是一个内存空间。cons这个名字是术语构造 (construction) 的简称。
一个Cons单元
Cons单元也可以被串起来。
(cons 3 (cons 1 2))
;Value 15: (3 1 . 2)
(3 . (1 . 2))可以更方便地表示为(3 1 . 2)。这种情况的内存空间如下图所示。
串连Cons单元
Cons单元可以存放不同类型的数据，也可以嵌套。
(cons #\a (cons 3 "hello"))
;Value 17: (#\a 3 . "hello")
(cons (cons 0 1) (cons 1 2))
;Value 23: ((0 . 1) 1 . 2)
这是因为Scheme可以通过地址操作所有的数据。 (#\c代表了一个字符c。例如，#\a就代表字符a)
3.2.2 表
表是Cons单元通过用cdr部分连接到下一个Cons单元的开头实现的。表中包含的’()被称作空表。就算数据仅由一个Cons单元组成，只要它的cdr单元是’()，那它就是一个表。图3展示了表(1 2 3)的内存结构。
表(1 2 3)的内存结构
事实上，表可以像下面这样递归地定义：
-
‘()是一个表 -
如果
ls是一个表且obj是某种类型的数据，那么(cons obj ls)也是一个表 正因为表是一种被递归定义的数据结构，将它用在递归的函数中显然是合理的。
3.3 原子
不使用Cons单元的数据结构称为原子 (atom) 。数字，字符，字符串，向量和空表’()都是原子。’()既是原子，又是表。
练习1
使用cons来构建在前端表现为如下形式的数据结构。
("hi" . "everybody")
(0)
(1 10 . 100)
(1 10 100)
(#\I "saw" 3 "girls")
("Sum of" (1 2 3 4) "is" 10)
3.4 引用
所有的记号都会依据Scheme的求值规则求值：所有记号都会从最内层的括号依次向外层括号求值，且最外层括号返回的值将作为S-表达式的值。一个被称为引用 (quote) 的形式可以用来阻止记号被求值。它是用来将符号或者表原封不动地传递给程序，而不是求值后变成其它的东西。
例如，(+ 2 3)会被求值为5，然而(quote (+ 2 3))则向程序返回(+ 2 3)本身。因为quote的使用频率很高，他被简写为’。
比如：
’(+ 2 3)代表列表(+ 2 3)本身；
’+代表符号+本身；
实际上，’()是对空表的引用，也就是说，尽管解释器返回()代表空表，你也应该用’()来表示空表。
3.4.1 特殊形式
Scheme有两种不同类型的操作符：其一是函数。函数会对所有的参数求值并返回值。另一种操作符则是特殊形式。特殊形式不会对所有的参数求值。除了quote，lambda，define，if，set!，等都是特殊形式。
3.5 car函数和cdr函数
返回一个Cons单元的car部分和cdr部分的函数分别是car和cdr函数。如果cdr部分串连着Cons单元，解释器会打印出整个cdr部分。如果Cons单元的cdr部分不是’()，那么其值稍后亦会被展示。
(car '(1 2 3 4))
;Value: 1
(cdr '(1 2 3 4))
;Value 18: (2 3 4)
练习2
求值下列S-表达式。
(car '(0))
(cdr '(0))
(car '((1 2 3) (4 5 6)))
(cdr '(1 2 3 . 4))
(cdr (cons 3 (cons 2 (cons 1 '()))))
3.6 list函数
list函数使得我们可以构建包含数个元素的表。函数list有任意个数的参数，且返回由这些参数构成的表。
(list)
;Value: ()
(list 1)
;Value 24: (1)
(list '(1 2) '(3 4))
;Value 25: ((1 2) (3 4))
(list 0)
;Value 26: (0)
(list 1 2)
;Value 27: (1 2)
3.7 小结
本章讲解了表和表的基本操作。我担心前三章有些无趣。我希望下一章能有趣点，它主要讲述了如何编写函数。我也会讲解如何用编辑器来编辑代码，如何将代码加载到解释器中，以及如何定义函数。
3.8 习题解答
3.8.1 答案1
;1
(cons "hi" "everybody")
;Value 32: ("hi" . "everybody")
;2
(cons 0 '())
;Value 33: (0)
;3
(cons 1 (cons 10 100))
;Value 34: (1 10 . 100)
;4
(cons 1 (cons 10 (cons 100 '())))
;Value 35: (1 10 100)
;5
(cons #\I (cons "saw" (cons 3 (cons "girls" '()))))
;Value 36: (#\I "saw" 3 "girls")
;6
(cons "Sum of" (cons (cons 1 (cons 2 (cons 3 (cons 4 '())))) (cons "is" (cons 10 '()))))
;Value 37: ("Sum of" (1 2 3 4) "is" 10)
3.8.2 答案2
;1
(car '(0))
;Value: 0
;2
(cdr '(0))
;Value: ()
;3
(car '((1 2 3) (4 5 6)))
;Value 28: (1 2 3)
;4
(cdr '(1 2 3 . 4))
;Value 29: (2 3 . 4)
;5
(cdr (cons 3 (cons 2 (cons 1 '()))))
;Value 31: (2 1)
Takafumi Shido 著 DeathKing 译
