cons的规格

Question

关于car and cdr 的维基百科页面说cons 是一对指针。

以下代码似乎证实了这一点：

(progn
  (setq a '(1 . 2))
  (setq b a)
  (setf (car b) 10)
  (print a))

对该表单的评估给出了缺点(10 . 2)。设置 b 的 car 会更改 a 的 car。您可以在online repl at compileonline.com 中尝试。

Common Lisp specification 中定义的行为在哪里？

（我已经阅读了一些文本，但找不到指出该行为的部分。）

有趣的是，conses 上的维基百科页面说“cons 构造了包含两个 值 或指向值的指针的内存对象”。如果原子 1 直接存储在 cons 对象中，那么更改 b 不会更改 a，对吗？

我在上面假设 a 和 b 持有 cons 对象而不是指向 conses 的指针。 即使实际的 lisp 实现使用指针，这也不应该在 repl 级别上可见，还是应该根据规范？当假设a 和b 持有指向同一个cons 的指针时，可以实现类似的效果。 Consing，即通过重复应用cons构建列表，支持conses由符号值中的指针表示的假设。

以下两种形式是等价的：

(let ((a '(1)))
  (setq b (cons 2 a)))

(setq b '(2 1))

Answer 1

设置b的车会改变a的车。

您没有设置b 的car。您正在设置 b 和 a 引用的同一 cons 单元格的 car。

CL-USER 1 > (let (a b)
              (setq a (cons 1  2))
              (setq b a)

              (eq a b))
T

解释：

• 我们有变量a 和b。
• (cons 1 2) 返回一个 cons 单元格
• (setq a (cons 1 2)) 将 a 设置为 (cons 1 2) 的结果，这是一个 cons 单元格。
• (setq b a) 计算 a，它返回上面的 cons 单元格并将 b 设置为该 cons 单元格。

理解的关键是变量和函数的求值返回非原始（即原始数字、字符等除外）对象本身，而不是副本。

我在上面假设 a 和 b 持有 cons 对象而不是指向 conses 的指针。

错了。 a 和 b 是变量，它们都指向同一个 cons 单元格。

“cons 构造了保存两个值或指向值的指针的内存对象”

在 Common Lisp 实现中，诸如小数字（fixnums）之类的东西可能直接存储在 cons 单元中。无法通过身份可靠地比较数字（使用EQ）并且必须进行数字比较（EQL，=，...）。

OTOH，cons 单元格不能存储在 cons 单元格中，因此在内部由指针引用。

你使用的操作：

• SETQ : 第一个 form1 被求值，结果存储在变量 var1 中。 -> 注意它是怎么说的：result 而不是 结果的副本。

• RPLCA - 这是(setf CAR) 实际使用的。 : rplaca 用 object 替换了 cons 的 car 并且 cons 被修改了 -> 因此它修改了它作为参数传递的 cons 对象。

  李>

• Evaluation - 由于您执行代码，因此适用评估规则。

进一步了解 Lisp 的执行模型：

• 一本古老的 Lisp 书籍：John Allen 的“LISP 剖析”。 (amazon)
• 像 R5RS 这样的 Scheme 规范。
• Lisp in small pieces，一本解释 Scheme/Lisp 执行模型及其实现的书。

Answer 2

首先，您的代码无效，因为不允许您修改常量列表。应该是：

(progn
  (setq a (cons 1  2))
  (setq b a)
  (setf (car b) 10)
  (print a))

当您执行(setq b a) 之类的赋值时，它会将b 的值设置为与a 的值相同。 SETQ 的规范没有说明复制该值，因此这两个变量包含 same 值，在本例中是一个 cons 单元格。

设置该 cons 单元的 car 会修改该对象——同样，没有进行复制。因此，您将通过引用 cons 单元格的任何变量或任何其他引用（它可能位于结构槽、数组元素、另一个 cons 单元格等）中看到更改。

我认为规范实际上并没有说这些东西都是一样的，它只是隐含在我们传递抽象对象的事实中，除非你调用一个函数，否则不会进行复制明确定义这样做（例如COPY-TREE）。

规范没有讨论指针，但这通常是在幕后发生的事情。一个 cons 单元就像一个 C 结构：

typedef struct cons {
    lisp_object car,
    lisp_object cdr
} cons;

lisp_object 可能是各种类型的联合（一些直接类型用于FIXNUM，以及其他类型的指针）。当一个变量包含cons时，它实际上包含了一个指向上述结构的指针，并且赋值复制的是指针，而不是结构。所以 Lisp 代码类似于 C 代码：

cons *a = make_cons(1, 2);
cons *b = a;
b->car = 10;
printf("%d\n", a->car);