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language: racket
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lang: zh-cn
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filename: learnracket.rkt
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contributors:
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- ["th3rac25", "https://github.com/voila"]
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- ["Eli Barzilay", "https://github.com/elibarzilay"]
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- ["Gustavo Schmidt", "https://github.com/gustavoschmidt"]
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translators:
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- ["lyuehh", "https://github.com/lyuehh"]
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Racket是Lisp/Scheme家族中的一个通用的，多范式的编程语言。
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非常期待您的反馈！你可以通过[@th3rac25](http://twitter.com/th3rac25)或以用户名为 th3rac25 的Google邮箱服务和我取得联系
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```racket
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#lang racket ; 声明我们使用的语言
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;;; 注释
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;; 单行注释以分号开始
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#| 块注释
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可以横跨很多行而且...
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#|
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可以嵌套
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|#
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|#
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;; S表达式注释忽略剩下的表达式
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;; 在调试的时候会非常有用
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#; (被忽略的表达式)
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;; 1. 原始数据类型和操作符
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;;; 数字
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9999999999999999999999 ; 整数
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#b111 ; 二进制数字 => 7
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#o111 ; 八进制数字 => 73
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#x111 ; 十六进制数字 => 273
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3.14 ; 实数
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6.02e+23
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1/2 ; 有理数
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1+2i ; 复数
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;; 函数调用写作(f x y z ...)
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;; 在这里 f 是一个函数， x, y, z, ... 是参数
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;; 如果你想创建一个列表数据的字面量, 使用 ' 来阻止它们
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;; 被求值
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'(+ 1 2) ; => (+ 1 2)
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;; 接下来，是一些数学运算
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(+ 1 1) ; => 2
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(- 8 1) ; => 7
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(* 10 2) ; => 20
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(expt 2 3) ; => 8
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(quotient 5 2) ; => 2
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(remainder 5 2) ; => 1
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(/ 35 5) ; => 7
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(/ 1 3) ; => 1/3
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(exact->inexact 1/3) ; => 0.3333333333333333
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(+ 1+2i 2-3i) ; => 3-1i
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;;; 布尔类型
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#t ; 为真
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#f ; 为假，#f 之外的任何值都是真
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(not #t) ; => #f
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(and 0 #f (error "doesn't get here")) ; => #f
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(or #f 0 (error "doesn't get here")) ; => 0
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;;; 字符
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#\A ; => #\A
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#\λ ; => #\λ
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#\u03BB ; => #\λ
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;;; 字符串是字符组成的定长数组
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"Hello, world!"
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"Benjamin \"Bugsy\" Siegel" ; \是转义字符
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"Foo\tbar\41\x21\u0021\a\r\n" ; 包含C语言的转义字符，和Unicode
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||
"λx:(μα.α→α).xx" ; 字符串可以包含Unicode字符
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;; 字符串可以相加
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(string-append "Hello " "world!") ; => "Hello world!"
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;; 一个字符串可以看做是一个包含字符的列表
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(string-ref "Apple" 0) ; => #\A
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;; format 可以用来格式化字符串
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(format "~a can be ~a" "strings" "formatted")
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;; 打印字符串非常简单
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(printf "I'm Racket. Nice to meet you!\n")
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;; 2. 变量
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;; 你可以使用 define 定义一个变量
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;; 变量的名字可以使用任何字符除了: ()[]{}",'`;#|\
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(define some-var 5)
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some-var ; => 5
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;; 你也可以使用Unicode字符
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(define ⊆ subset?)
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(⊆ (set 3 2) (set 1 2 3)) ; => #t
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;; 访问未赋值的变量会引发一个异常
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; x ; => x: undefined ...
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;; 本地绑定: `me' 被绑定到 "Bob"，并且只在 let 中生效
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(let ([me "Bob"])
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"Alice"
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me) ; => "Bob"
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;; 3. 结构和集合
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;; 结构体
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(struct dog (name breed age))
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(define my-pet
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(dog "lassie" "collie" 5))
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my-pet ; => #<dog>
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(dog? my-pet) ; => #t
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(dog-name my-pet) ; => "lassie"
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;;; 对 (不可变的)
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;; `cons' 返回对, `car' 和 `cdr' 从对中提取第1个
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;; 和第2个元素
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(cons 1 2) ; => '(1 . 2)
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(car (cons 1 2)) ; => 1
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(cdr (cons 1 2)) ; => 2
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;;; 列表
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;; 列表由链表构成, 由 `cons' 的结果
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;; 和一个 `null' (或者 '()) 构成，后者标记了这个列表的结束
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(cons 1 (cons 2 (cons 3 null))) ; => '(1 2 3)
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||
;; `list' 给列表提供了一个非常方便的可变参数的生成器
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(list 1 2 3) ; => '(1 2 3)
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||
;; 一个单引号也可以用来表示一个列表字面量
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'(1 2 3) ; => '(1 2 3)
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||
;; 仍然可以使用 `cons' 在列表的开始处添加一项
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(cons 4 '(1 2 3)) ; => '(4 1 2 3)
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;; `append' 函数可以将两个列表合并
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(append '(1 2) '(3 4)) ; => '(1 2 3 4)
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;; 列表是非常基础的类型，所以有*很多*操作列表的方法
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;; 下面是一些例子:
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(map add1 '(1 2 3)) ; => '(2 3 4)
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(map + '(1 2 3) '(10 20 30)) ; => '(11 22 33)
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(filter even? '(1 2 3 4)) ; => '(2 4)
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(count even? '(1 2 3 4)) ; => 2
|
||
(take '(1 2 3 4) 2) ; => '(1 2)
|
||
(drop '(1 2 3 4) 2) ; => '(3 4)
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;;; 向量
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||
;; 向量是定长的数组
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#(1 2 3) ; => '#(1 2 3)
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;; 使用 `vector-append' 方法将2个向量合并
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(vector-append #(1 2 3) #(4 5 6)) ; => #(1 2 3 4 5 6)
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;;; Set(翻译成集合也不太合适，所以不翻译了..)
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||
;; 从一个列表创建一个Set
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(list->set '(1 2 3 1 2 3 3 2 1 3 2 1)) ; => (set 1 2 3)
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||
;; 使用 `set-add' 增加一个成员
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||
;; (函数式特性: 这里会返回一个扩展后的Set，而不是修改输入的值)
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||
(set-add (set 1 2 3) 4) ; => (set 1 2 3 4)
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||
;; 使用 `set-remove' 移除一个成员
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||
(set-remove (set 1 2 3) 1) ; => (set 2 3)
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||
|
||
;; 使用 `set-member?' 测试成员是否存在
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(set-member? (set 1 2 3) 1) ; => #t
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(set-member? (set 1 2 3) 4) ; => #f
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;;; 散列表
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;; 创建一个不变的散列表 (可变散列表的例子在下面)
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(define m (hash 'a 1 'b 2 'c 3))
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;; 根据键取得值
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(hash-ref m 'a) ; => 1
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;; 获取一个不存在的键是一个异常
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; (hash-ref m 'd) => 没有找到元素
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;; 你可以给不存在的键提供一个默认值
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(hash-ref m 'd 0) ; => 0
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;; 使用 `hash-set' 来扩展一个不可变的散列表
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||
;; (返回的是扩展后的散列表而不是修改它)
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(define m2 (hash-set m 'd 4))
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||
m2 ; => '#hash((b . 2) (a . 1) (d . 4) (c . 3))
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||
;; 记住，使用 `hash` 创建的散列表是不可变的
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m ; => '#hash((b . 2) (a . 1) (c . 3)) <-- no `d'
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||
;; 使用 `hash-remove' 移除一个键值对 (函数式特性，m并不变)
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(hash-remove m 'a) ; => '#hash((b . 2) (c . 3))
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;; 3. 函数
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;; 使用 `lambda' 创建函数
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;; 函数总是返回它最后一个表达式的值
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(lambda () "Hello World") ; => #<procedure>
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;; 也可以使用 Unicode 字符 `λ'
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(λ () "Hello World") ; => 同样的函数
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;; 使用括号调用一个函数，也可以直接调用一个 lambda 表达式
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((lambda () "Hello World")) ; => "Hello World"
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((λ () "Hello World")) ; => "Hello World"
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||
;; 将函数赋值为一个变量
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(define hello-world (lambda () "Hello World"))
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(hello-world) ; => "Hello World"
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;; 你可以使用函数定义的语法糖来简化代码
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(define (hello-world2) "Hello World")
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||
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;; `()`是函数的参数列表
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(define hello
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(lambda (name)
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(string-append "Hello " name)))
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||
(hello "Steve") ; => "Hello Steve"
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||
;; 同样的，可以使用语法糖来定义:
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(define (hello2 name)
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||
(string-append "Hello " name))
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||
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;; 你也可以使用可变参数， `case-lambda'
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(define hello3
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||
(case-lambda
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||
[() "Hello World"]
|
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[(name) (string-append "Hello " name)]))
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(hello3 "Jake") ; => "Hello Jake"
|
||
(hello3) ; => "Hello World"
|
||
;; ... 或者给参数指定一个可选的默认值
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(define (hello4 [name "World"])
|
||
(string-append "Hello " name))
|
||
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;; 函数可以将多余的参数放到一个列表里
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(define (count-args . args)
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||
(format "You passed ~a args: ~a" (length args) args))
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||
(count-args 1 2 3) ; => "You passed 3 args: (1 2 3)"
|
||
;; ... 也可以使用不带语法糖的 `lambda' 形式:
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||
(define count-args2
|
||
(lambda args
|
||
(format "You passed ~a args: ~a" (length args) args)))
|
||
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;; 你可以混用两种用法
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(define (hello-count name . args)
|
||
(format "Hello ~a, you passed ~a extra args" name (length args)))
|
||
(hello-count "Finn" 1 2 3)
|
||
; => "Hello Finn, you passed 3 extra args"
|
||
;; ... 不带语法糖的形式:
|
||
(define hello-count2
|
||
(lambda (name . args)
|
||
(format "Hello ~a, you passed ~a extra args" name (length args))))
|
||
|
||
;; 使用关键字
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||
(define (hello-k #:name [name "World"] #:greeting [g "Hello"] . args)
|
||
(format "~a ~a, ~a extra args" g name (length args)))
|
||
(hello-k) ; => "Hello World, 0 extra args"
|
||
(hello-k 1 2 3) ; => "Hello World, 3 extra args"
|
||
(hello-k #:greeting "Hi") ; => "Hi World, 0 extra args"
|
||
(hello-k #:name "Finn" #:greeting "Hey") ; => "Hey Finn, 0 extra args"
|
||
(hello-k 1 2 3 #:greeting "Hi" #:name "Finn" 4 5 6)
|
||
; => "Hi Finn, 6 extra args"
|
||
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
|
||
;; 4. 判断是否相等
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;; 判断数字使用 `='
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(= 3 3.0) ; => #t
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(= 2 1) ; => #f
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||
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;; 判断对象使用 `eq?'
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||
(eq? 3 3) ; => #t
|
||
(eq? 3 3.0) ; => #f
|
||
(eq? (list 3) (list 3)) ; => #f
|
||
|
||
;; 判断集合使用 `equal?'
|
||
(equal? (list 'a 'b) (list 'a 'b)) ; => #t
|
||
(equal? (list 'a 'b) (list 'b 'a)) ; => #f
|
||
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||
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
|
||
;; 5. 控制结构
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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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;;; 条件判断
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(if #t ; 测试表达式
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"this is true" ; 为真的表达式
|
||
"this is false") ; 为假的表达式
|
||
; => "this is true"
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||
|
||
;; 注意, 除 `#f` 之外的所有值都认为是真
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(member 'Groucho '(Harpo Groucho Zeppo)) ; => '(Groucho Zeppo)
|
||
(if (member 'Groucho '(Harpo Groucho Zeppo))
|
||
'yep
|
||
'nope)
|
||
; => 'yep
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||
|
||
;; `cond' 会进行一系列的判断来选择一个结果
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(cond [(> 2 2) (error "wrong!")]
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||
[(< 2 2) (error "wrong again!")]
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||
[else 'ok]) ; => 'ok
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||
;;; 模式匹配
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(define (fizzbuzz? n)
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||
(match (list (remainder n 3) (remainder n 5))
|
||
[(list 0 0) 'fizzbuzz]
|
||
[(list 0 _) 'fizz]
|
||
[(list _ 0) 'buzz]
|
||
[_ #f]))
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||
|
||
(fizzbuzz? 15) ; => 'fizzbuzz
|
||
(fizzbuzz? 37) ; => #f
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||
|
||
;;; 循环
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||
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||
;; 循环可以使用递归(尾递归)
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(define (loop i)
|
||
(when (< i 10)
|
||
(printf "i=~a\n" i)
|
||
(loop (add1 i))))
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||
(loop 5) ; => i=5, i=6, ...
|
||
|
||
;; 类似的，可以使用 `let` 定义
|
||
(let loop ((i 0))
|
||
(when (< i 10)
|
||
(printf "i=~a\n" i)
|
||
(loop (add1 i)))) ; => i=0, i=1, ...
|
||
|
||
;; 看上面的例子怎么增加一个新的 `loop' 形式, 但是 Racket 已经有了一个非常
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||
;; 灵活的 `for' 了:
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||
(for ([i 10])
|
||
(printf "i=~a\n" i)) ; => i=0, i=1, ...
|
||
(for ([i (in-range 5 10)])
|
||
(printf "i=~a\n" i)) ; => i=5, i=6, ...
|
||
|
||
;;; 其他形式的迭代
|
||
;; `for' 允许在很多数据结构中迭代:
|
||
;; 列表, 向量, 字符串, Set, 散列表, 等...
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||
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||
(for ([i (in-list '(l i s t))])
|
||
(displayln i))
|
||
|
||
(for ([i (in-vector #(v e c t o r))])
|
||
(displayln i))
|
||
|
||
(for ([i (in-string "string")])
|
||
(displayln i))
|
||
|
||
(for ([i (in-set (set 'x 'y 'z))])
|
||
(displayln i))
|
||
|
||
(for ([(k v) (in-hash (hash 'a 1 'b 2 'c 3 ))])
|
||
(printf "key:~a value:~a\n" k v))
|
||
|
||
;;; 更多复杂的迭代
|
||
|
||
;; 并行扫描多个序列 (遇到长度小的就停止)
|
||
(for ([i 10] [j '(x y z)]) (printf "~a:~a\n" i j))
|
||
; => 0:x 1:y 2:z
|
||
|
||
;; 嵌套循环
|
||
(for* ([i 2] [j '(x y z)]) (printf "~a:~a\n" i j))
|
||
; => 0:x, 0:y, 0:z, 1:x, 1:y, 1:z
|
||
|
||
;; 带有条件判断的 `for`
|
||
(for ([i 1000]
|
||
#:when (> i 5)
|
||
#:unless (odd? i)
|
||
#:break (> i 10))
|
||
(printf "i=~a\n" i))
|
||
; => i=6, i=8, i=10
|
||
|
||
;;; 更多的例子帮助你加深理解..
|
||
;; 和 `for' 循环非常像 -- 收集结果
|
||
|
||
(for/list ([i '(1 2 3)])
|
||
(add1 i)) ; => '(2 3 4)
|
||
|
||
(for/list ([i '(1 2 3)] #:when (even? i))
|
||
i) ; => '(2)
|
||
|
||
(for/list ([i 10] [j '(x y z)])
|
||
(list i j)) ; => '((0 x) (1 y) (2 z))
|
||
|
||
(for/list ([i 1000] #:when (> i 5) #:unless (odd? i) #:break (> i 10))
|
||
i) ; => '(6 8 10)
|
||
|
||
(for/hash ([i '(1 2 3)])
|
||
(values i (number->string i)))
|
||
; => '#hash((1 . "1") (2 . "2") (3 . "3"))
|
||
|
||
;; 也有很多其他的内置方法来收集循环中的值:
|
||
(for/sum ([i 10]) (* i i)) ; => 285
|
||
(for/product ([i (in-range 1 11)]) (* i i)) ; => 13168189440000
|
||
(for/and ([i 10] [j (in-range 10 20)]) (< i j)) ; => #t
|
||
(for/or ([i 10] [j (in-range 0 20 2)]) (= i j)) ; => #t
|
||
;; 如果需要合并计算结果, 使用 `for/fold'
|
||
(for/fold ([sum 0]) ([i '(1 2 3 4)]) (+ sum i)) ; => 10
|
||
;; (这个函数可以在大部分情况下替代普通的命令式循环)
|
||
|
||
;;; 异常
|
||
|
||
;; 要捕获一个异常，使用 `with-handlers' 形式
|
||
(with-handlers ([exn:fail? (lambda (exn) 999)])
|
||
(+ 1 "2")) ; => 999
|
||
(with-handlers ([exn:break? (lambda (exn) "no time")])
|
||
(sleep 3)
|
||
"phew") ; => "phew", 如果你打断了它，那么结果 => "no time"
|
||
|
||
;; 使用 `raise' 抛出一个异常后者其他任何值
|
||
(with-handlers ([number? ; 捕获抛出的数字类型的值
|
||
identity]) ; 将它们作为普通值
|
||
(+ 1 (raise 2))) ; => 2
|
||
|
||
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
|
||
;; 6. 可变的值
|
||
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
|
||
|
||
;; 使用 `set!' 给一个已经存在的变量赋一个新值
|
||
(define n 5)
|
||
(set! n (add1 n))
|
||
n ; => 6
|
||
|
||
;; 给那些明确地需要变化的值使用 `boxes` (在其他语言里类似指针
|
||
;; 或者引用)
|
||
(define n* (box 5))
|
||
(set-box! n* (add1 (unbox n*)))
|
||
(unbox n*) ; => 6
|
||
|
||
;; 很多 Racket 诗句类型是不可变的 (对，列表，等)，有一些既是可变的
|
||
;; 又是不可变的 (字符串，向量，散列表
|
||
;; 等...)
|
||
|
||
;; 使用 `vector' 或者 `make-vector' 创建一个可变的向量
|
||
(define vec (vector 2 2 3 4))
|
||
(define wall (make-vector 100 'bottle-of-beer))
|
||
;; 使用 `vector-set!` 更新一项
|
||
(vector-set! vec 0 1)
|
||
(vector-set! wall 99 'down)
|
||
vec ; => #(1 2 3 4)
|
||
|
||
;; 创建一个空的可变散列表，然后操作它
|
||
(define m3 (make-hash))
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(hash-set! m3 'a 1)
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(hash-set! m3 'b 2)
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(hash-set! m3 'c 3)
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(hash-ref m3 'a) ; => 1
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(hash-ref m3 'd 0) ; => 0
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(hash-remove! m3 'a)
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;; 7. 模块
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;; 模块让你将你的代码组织为多个文件，成为可重用的模块，
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;; 在这里，我们使用嵌套在本文的整个大模块
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;; 里的子模块(从 "#lang" 这一行开始)
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(module cake racket/base ; 基于 racket/base 定义一个 `cake` 模块
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(provide print-cake) ; 这个模块导出的函数
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(define (print-cake n)
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(show " ~a " n #\.)
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(show " .-~a-. " n #\|)
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(show " | ~a | " n #\space)
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(show "---~a---" n #\-))
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(define (show fmt n ch) ; 内部函数
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(printf fmt (make-string n ch))
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(newline)))
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;; 使用 `require` 从模块中得到所有 `provide` 的函数
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(require 'cake) ; 这里的 `'`表示是本地的子模块
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(print-cake 3)
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; (show "~a" 1 #\A) ; => 报错, `show' 没有被导出，不存在
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;; 8. 类和对象
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;; 创建一个 fish% 类(%是给类绑定用的)
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(define fish%
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(class object%
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(init size) ; 初始化的参数
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(super-new) ; 父类的初始化
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;; 域
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(define current-size size)
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;; 公共方法
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(define/public (get-size)
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current-size)
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(define/public (grow amt)
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(set! current-size (+ amt current-size)))
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(define/public (eat other-fish)
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(grow (send other-fish get-size)))))
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;; 创建一个 fish% 类的示例
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(define charlie
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(new fish% [size 10]))
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;; 使用 `send' 调用一个对象的方法
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(send charlie get-size) ; => 10
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(send charlie grow 6)
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(send charlie get-size) ; => 16
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;; `fish%' 是一个普通的值，我们可以用它来混入
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(define (add-color c%)
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(class c%
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(init color)
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(super-new)
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(define my-color color)
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(define/public (get-color) my-color)))
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(define colored-fish% (add-color fish%))
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(define charlie2 (new colored-fish% [size 10] [color 'red]))
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(send charlie2 get-color)
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;; 或者，不带名字
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(send (new (add-color fish%) [size 10] [color 'red]) get-color)
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;; 9. 宏
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;; 宏让你扩展这门语言的语法
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;; 让我们定义一个while循环
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(define-syntax-rule (while condition body ...)
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(let loop ()
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(when condition
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body ...
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(loop))))
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(let ([i 0])
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(while (< i 10)
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(displayln i)
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(set! i (add1 i))))
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;; 宏是安全的，你不能修改现有的变量
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(define-syntax-rule (swap! x y) ; !表示会修改
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(let ([tmp x])
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(set! x y)
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(set! y tmp)))
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(define tmp 2)
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(define other 3)
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(swap! tmp other)
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(printf "tmp = ~a; other = ~a\n" tmp other)
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;; 变量 `tmp` 被重命名为 `tmp_1`
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;; 避免名字冲突
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;; (let ([tmp_1 tmp])
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;; (set! tmp other)
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;; (set! other tmp_1))
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;; 但它们仍然会导致错误代码，比如:
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(define-syntax-rule (bad-while condition body ...)
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(when condition
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body ...
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(bad-while condition body ...)))
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;; 这个宏会挂掉，它产生了一个无限循环，如果你试图去使用它
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;; 编译器会进入死循环
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;; 10. 契约
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;; 契约限制变量从模块中导入
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(module bank-account racket
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(provide (contract-out
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[deposit (-> positive? any)] ; 数量一直是正值
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[balance (-> positive?)]))
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(define amount 0)
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(define (deposit a) (set! amount (+ amount a)))
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(define (balance) amount)
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)
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(require 'bank-account)
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(deposit 5)
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(balance) ; => 5
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;; 客户端尝试存储一个负值时会出错
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;; (deposit -5) ; => deposit: contract violation
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;; expected: positive?
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;; given: -5
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;; more details....
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```
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## 进一步阅读
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想知道更多吗？ 尝试 [Getting Started with Racket](http://docs.racket-lang.org/getting-started/)
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