友好的Racket入门指南

# Racket 语言友好入门指南 来源：https://geometridae.bearblog.dev/a-friendly-introduction-to-racket/ *2026年8月11日* steal-your-face-plt > “Lisp 值得学习，因为当你最终理解它时，将获得深刻的启蒙体验。” —— Eric S. Raymond 欢迎！今天你将学习一门来自编程史上最古老、最独特的语族中的语言。这门语言中代码即数据，括号是纯粹的结构，程序可以编写程序。在本教程结束时，你将能编写自己的语法。 --- ## 简要历史 Lisp 诞生于**1958年**，由麻省理工学院的 John McCarthy 发明。作为参考：它是仍在使用的第二古老的高级语言（仅比1957年的 Fortran 晚一年）。Python 在1991年诞生，JavaScript 在1995年出现。Lisp 比它们早30多年，我们现在认为"现代"的许多理念都源于此： - **垃圾回收机制**——*专门为*Lisp 发明。 - **一等函数**——将函数作为参数传递，如今已成标准。 - **REPL**（读取-求值-打印循环）——Python、Node.js 和 Julia 都有的交互式环境，就起源于 Lisp。 - **条件表达式作为值**——能返回值的`if`语句。 - **同像性**——代码*就是*语言本身的数据结构。这是关键特性。我们将在文末详细讨论。 数十年来，Lisp *一直是*人工智能领域的首选语言。在70和80年代，甚至有专门设计来直接运行 Lisp 的实体计算机：由 Symbolics 和 LMI 公司制造的**Lisp 机器**。随后"AI寒冬"来临，资金枯竭，Lisp 从明星语言变为小众语言。 但有趣的思想不会消亡，只会变异——这正是 Lisp 美学的一部分。 ### 从 Lisp 到 Scheme 再到 Racket 1975年，Gerald Sussman 和 Guy Steele 创建了**Scheme**：一种极简、优雅、近乎数学化的 Lisp。Scheme 成为学术界最喜爱的*编程教学*语言（传奇教材《计算机程序的构造和解释》就使用 Scheme 编写）。 1995年，Matthias Felleisen 团队创建了**PLT Scheme**，一种为教育和编程语言研究设计的 Scheme。2010年它更名为**Racket**，如今它已远不止是 Scheme：它是一个*构建语言的语言*。其非官方格言是*面向语言的编程*：如果你的问题需要自己的语言，Racket 能让你在一个下午内构建出来。 年份|事件 ---|--- 1958|McCarthy 在 MIT 发明 Lisp 1975|Sussman 和 Steele 创建 Scheme 1984|Common Lisp 标准化 1995|PLT Scheme（现 Racket）诞生 2007|Clojure 诞生（JVM 上的 Lisp） 2010|PLT Scheme 更名为 Racket 今天|你，正在阅读此文，即将编写括号（激动） UwU --- ## *当今*谁在使用 Lisp？ 比你想象的要多： - **Clojure**在银行、航空公司和初创企业投入生产运行（拉丁美洲最大的数字银行 Nubank 就运行在 Clojure 上）。 - **Common Lisp**（配合 SBCL 编译器）仍活跃于专家系统、飞行规划（被 Google 收购的 ITA Software 驱动着 Google Flights）和科学计算领域。 - **Emacs Lisp**——数百万人每天使用 Lisp 却不自知，因为他们的编辑器*就是*Lisp 解释器。 - **Guile/Guix**——整个 Linux 发行版100%使用 Scheme 配置。 - **Racket**有自己的年度会议（RacketCon），活跃的学术和艺术社区，并用于语言研究、形式化验证（Rosette）、字体排印与出版（Pollen）以及全球教育领域。 - 新 Lisp 方言持续涌现：**Fennel**（编译到 Lua 的 Lisp，常用于游戏开发）、**Janet**、**Hy**（基于 Python 的 Lisp）…… ## TADC 影迷的彩蛋： TADC > 在《神奇数字马戏团》（第8集"hjsakldfhl"）中，当 Kinger 打开终端试图重置 Caine 时，可以看到 Caine（一个1996年构建的创意AI）是用 Lisp 编程的。文件名就叫`Caine-core.lisp`。 --- ## 安装（5分钟） 1. 访问 https://racket-lang.org/ 2. 下载适合你系统（Linux、macOS、Windows）的安装包。 3. 打开附带的**DrRacket**环境。 DrRacket 分为两个区域：顶部编写**定义**（你的程序），底部是**REPL**用于实时实验。在定义区域的第一行写入： ```racket #lang racket ``` 这行代码告诉 Racket 你使用的语言（记住：Racket 是语言工厂，必须选择一个）。 如果更喜欢终端：`racket`命令提供 REPL，`raco`是包管理器和工具命令。 --- 在 REPL 中尝试： ```racket > (+ 1 2) 3 > (* 3 (+ 2 2)) 12 > (string-append "hello " "world") "hello world" ``` Lisp 的规则可归结为一行： > 一切都是`（操作符 参数1 参数2 ...）`。始终如此。无例外。 无需记忆运算符优先级，没有特殊语法。`（+ 1 2）`执行加法，`（if ...）`进行判断，`（define ...）`进行定义。起初看似可怕的括号，实则是绝对无任意规则约束的体现。一周后，你将不再注意到它们。 --- ## 定义与函数 ```racket #lang racket (define pi-approx 3.14159) (define (circle-area r) (* pi-approx r r)) (circle-area 2) ; => 12.56636 ``` - 带名称的`define`创建常量。 - 带`（名称 参数...）`的`define`创建函数。 - 注释以`;`开头。 匿名函数使用`lambda`（没错，就是那个1930年代丘奇的λ演算——所有这些的理论鼻祖）： ```racket (lambda (x) (* x x)) ; 无名函数 ((lambda (x) (* x x)) 5) ; => 25，直接应用 ``` --- ## 列表：Lisp 的核心 Lisp 是**LIS**t**P**rocessing（列表处理）的缩写。列表是基础结构： ```racket (list 1 2 3) ; => '(1 2 3) '(1 2 3) ; 等效形式，"引用"形式 (first '(1 2 3)) ; => 1 (rest '(1 2 3)) ; => '(2 3) (cons 0 '(1 2 3)) ; => '(0 1 2 3) (length '(a b c)) ; => 3 ``` 注意引号`'`。它告诉 Racket：*不要求值此表达式，这是数据*。记住这个细节——它将通往最终的奥秘。 ### 高阶函数 这是 Racket 大放异彩的领域。将函数传递给其他函数是最自然的操作： ```racket (map (lambda (x) (* x x)) '(1 2 3 4 5)) ; => '(1 4 9 16 25) (filter even? '(1 2 3 4 5 6)) ; => '(2 4 6) (foldl + 0 '(1 2 3 4 5)) ; => 15 ``` `map`变换，`filter`选择，`foldl`累积。仅这三个函数就能解决大多数列表问题，无需编写单个`for`循环。 --- ## 递归：螺旋式思维 在 Lisp 中你不会想"重复N次"，而是思考"基本情况是什么，如何向其推进？"： ```racket (define (factorial n) (if (= n 0) 1 (* n (factorial (- n 1))))) (factorial 5) ; => 120 ``` 为使内容更直观，让我们绘制些图形。Racket 自带图形库： ```racket #lang racket (require 2htdp/image) (define (sierpinski level) (if (= level 0) (triangle 8 "solid" "purple") (let ([t (sierpinski (- level 1))]) (above t (beside t t))))) (sierpinski 6) ``` 将其粘贴到 DrRacket，点击运行，即可在屏幕上看到谢尔宾斯基三角形生成。 --- ## 终极奥秘：编写代码的代码 还记得引号`'`吗：它将代码转化为数据。观察： ```racket '(+ 1 2) ; => 列表 (+ 1 2)，而非数值3 (first '(+ 1 2)) ; => 符号 + (eval '(+ 1 2)) ; => 3。你刚将数据作为代码求值了。 ``` 你的程序是列表。你可以构建列表。因此：**你可以用程序构建程序**。这就是**同像性**，也是 Lisp 拥有真正*宏*的原因——不是C语言的文本宏，而是在执行前接收代码并返回代码的函数。 Racket 没有`while`循环？让我们发明一个： ```racket (define-syntax-rule (while condition body ...) (let loop () (when condition body ... (loop)))) (define counter 0) (while (< counter 5) (displayln counter) (set! counter (+ counter 1))) ``` 你刚刚**扩展了语言！** 在 Lisp 中，语法由你定义。 Alan Kay 称 Lisp 是*"软件的麦克斯韦方程组"*：一个能推导出所有其他内容的极简核心。 --- ## 下一步？ Kurosawa_Ruby_Holding_SICP - **《如何设计程序》(https://htdp.org/)**——Racket 专为其设计的教材，免费在线阅读。 - **《Racket 指南》(https://docs.racket-lang.org/guide/)**——官方文档，是目前最佳文档之一。 - **《Beautiful Racket》(https://beautifulracket.com/)**——学习构建你自己的语言。 - **《SICP》**——经典中的经典，若想获得完整启蒙体验。 ---