无损设置？

Question

Common Lisp 似乎竭尽全力提供非破坏性函数（如 subst 和 remove）和破坏性函数并修改宏（如 delete 和 rotatef）以供一般使用。大概这是为了有效地支持函数式和非函数式编程风格。但在无处不在的setf 的设计中，似乎也有一种特别偏向于非功能性风格的倾向。 setf 宏结合了通用引用，显然足够灵活，可以修改任何可指定的位置（可能不可变的整数和字符除外）。尽管具有非功能性/破坏性行为，但这种能力可能是其广泛使用的原因。

问题是为什么没有相应的“功能风格”非破坏性运算符，以setf 为模式（称之为put，因为set 已被采用），类似于其他非破坏性/破坏性lisp 运算符对。这样的运算符可能会采用相同的参数，一个位置和一个值，但会返回嵌入该位置的对象的副本，而不是该位置的新值。它也可能涉及某种通用复印机，标准setf 只是在返回之前修改副本。然后可以使用无损运算符代替setf 进行大多数分配，setf 保留用于非常大的对象。考虑到通用复印机的（假定）要求以及从嵌入其中的任意位置恢复对象的需要，这样的操作符是否可行（甚至可能）？

Answer 1

Common Lisp 没有通用复制器，原因与它没有 CLOS objects 的内置可打印表示（参见，例如，Saving CLOS objects）的原因相同：MOP 的力量。

具体来说，对象创建可能会产生难以保证复制的任意副作用。例如，为您的班级定义 initialize-instance 以修改基于流体的插槽（例如，潮汐或只是 random）。那么make-instance 使用相同的参数 调用两次的结果可能是不同的。您可能会争辩说这是支持memcpy 风格的通用复印机的论据。但是，现在想象一个执行实例记帐的类（:allocation :class 插槽，其中包含将唯一 ID 映射到实例的哈希表）。现在，从复制的对象到表的往返将得到一个不同的 对象（原始的，而不是副本） - 严重违反合同。而这些例子只是冰山一角。

但是，我不同意 Common Lisp 鼓励命令式风格而不是函数式风格。它只是不鼓励您描述的样式（copy+setf）。可以这样想：从功能 POV 来看，副本与原件无法区分（因为一切都是不可变的）。

也有“小提示”显示出对功能风格的明显偏好。 观察“自然”的名字 （例如，append）是保留的 对于非破坏性功能；破坏性版本 （例如，nconc） 晦涩的名字。

此外，pathnames、characters 和 numbers（包括像 ratio 和 complex 这样的组合）是 不可变，即所有路径名和数字函数都会创建新对象（函数式）。

因此，IMO，Common Lisp 鼓励程序员使用函数式风格，同时仍然使命令式风格可行，这符合“简单的事情应该容易，困难的事情应该成为可能”的口号。 p>

另见Kent Pitman's writeup。

Answer 2

也没有通用的二传手，但是对于 SETF，您应该在使用 DEFINE-SETF-EXPANDER 时提供一个。我想你可以定义 lenses/functional references 的等价物。对于另一种方法，Clojure 定义了一个 update 函数（借用其他语言，我知道它存在于 Prolog 中），它也不是通用的。 FSET 库提供了一些功能结构，特别是关联映射，其工作方式与 Clojure 中的类似。

假设您暂时将自己限制在结构中：

(defstruct foo a b c)
(defstruct bar x y z)

(defparameter *test*
  (make-foo :a (make-bar :x 0 :y 0 :z 0)
            :b 100
            :c "string"))

;; *test* is now
;; #S(FOO :A #S(BAR :X 0 :Y 0 :Z 0) :B 100 :C "string")

以下方法进行复制，它依赖于copy-structure 和slot-value，虽然不是标准的，但它是well supported：

(defun update (structure keys value)
  (if (endp keys)
      value
      (destructuring-bind (key &rest keys) keys
        (let ((copy (copy-structure structure)))
          (setf (slot-value copy key)
                (update (slot-value copy key)
                         keys
                         value))
          copy))))

您可以按如下方式更新*test*：

(update *test* '(a z) 10)

这是一个踪迹：

0: (UPDATE #S(FOO :A #S(BAR :X 0 :Y 0 :Z 0) :B 100 :C "string") (A Z) 10)
  1: (UPDATE #S(BAR :X 0 :Y 0 :Z 0) (Z) 10)
    2: (UPDATE 0 NIL 10)
    2: UPDATE returned 10
  1: UPDATE returned #S(BAR :X 0 :Y 0 :Z 10)
0: UPDATE returned #S(FOO :A #S(BAR :X 0 :Y 0 :Z 10) :B 100 :C "string")

为了概括，你可以接受一个函数而不是一个值，这样你就可以通过使用#'1+ 部分应用更新函数来实现incf 的等价物（生成的闭包将接受一个 钥匙）。

此外，您需要泛化 copy 操作，这可以通过泛型函数实现。同样，您可以使用其他类型的访问器，并将slot-value 替换为通用的access 函数（有一个(setf access) 操作）。但是，如果您想共享一些数据，这种通用的 copy/setf 方法可能会很浪费。例如，您只需要复制列表中指向您的数据的部分，而不是复制它后面的 cons 单元格。

您可以定义一些工具来定义自定义更新程序：

(defmethod perform-update (new (list list) position)
  (nconc (subseq list 0 position)
         (list new)
         (nthcdr (1+ position) list)))