第四章：元语言抽象

在口语中，有摩力的词如 abracadabra,芝麻开门，和其它的吧。
但是在一个故事中的摩力词语在下一个故事中就不是了。
真正的摩力是理解单词的作用，什么时候用，为什么用；
戏法是需要学习的。
并且这些词语是由我们的拉丁字母组成的；我们能用笔画几十个笔划
而成。这就是关键！戏剧也是这样的，如果我们能够伸手得到它，
仿佛戏剧的关键就是戏剧！

在我们的程序设计的研究中，我们已经了解到专家级程序员
使用所有的复杂的系统的设计者通用的技术来控制他们的设计的
的复杂度。
他们组合原生的元素形成组合的结构对象，
他们抽象组合对象形成高层次的构建块，
他们采用系统结构的适合的规模的视角来模块化。
在这些技术的演示中，我们已经使用LISP语言来描述过程，
组装可计算的数据对象，在现实世界中的对复杂现象的建模的过程。
然而，我们应对日益增长的复杂问题，我们发现LISP，或者是其它的
已有的编程语言对于满足我们的需求来说是不足够的。为了更有效地
表达我们的思想我们必须持续地拥抱新的语言。在工程设计之中，
为了控制复杂度，建立一种新的语言是一种强有力的策略。
在处理一个复杂的问题时，通过采用一种新的语言用一种特别的方式，来描述
问题，常常增强了我们的能力。使用原生对象，组合的方法，抽象的方法，
是特别地适合手头的问题的。

编程是由多种语言混合的。有物理语言，例如适用于特定机器的机器语言，
这些语言关注于数据的表示和存储的字位的控制的表示和原生的机器指令的表示。
机器语言的编程者，关注于在特定硬件上的能够做到把资源有限的计算过程
高效实现的系统和工具。高级语言建立在机器语言之上，隐藏了机器语言
关于数据表示等的细节。这些语言有组合的方法，抽象的方法，
例如过程定义，适合于系统的大规模的组织。

元语言抽象，也就是建立新的语言在工程设计的所有的分支中，
都扮演了重要的角色。对于计算机编程而言，尤其重要，
因为在编程之中，我们不仅公理化我们的新语言，
而且也通过构造解释器的方式，实现这些新语言。
一个解释器对于一个编程语言来说是一个针对语言的表达式，
执行相关操作来解释执行表达式的编程模块。
认为它是在编程中，最基础的思想也是不过分的。

解释器仅仅是另外的一个程序，用来确定在一个
编程语言里表达式的含义的。

为了理解这个观点，我们需要改变我们自己作为一个编程者的定位。
我们把自己看作是语言的设计者，而不仅仅是一个由其他人设计的
语言的使用者。

在事实上，我们可以认为几乎任何一个程序都是某个或者是某些语言的解释器。
例如，在2.5.3部分的运算多项式的系统内嵌了多项式的运算规则，和在列表结构的数据上
的操作的实现。如果我们为这个系统增加读和打印多项式的表达式的程序，
我们就拥有了一个特定的用于符号数学的问题的用途的语言的内核。
3.3.4部分的数字逻辑模拟器和3.3.5部分的约束传播者在它们的自己的领域中
是合法的语言，它们中的任何一个都有自己的原生子，组合的方法，
抽象的方法。从这个角度上看，以大的扩展性的计算机系统为顶盖的技术
加上构建计算机新语言的技术，再加上计算机科学本身就成了构建
合适的描述性语言的原则。

我们现在开始用其它语言来构建语言的技术之旅。在这一章中，
我们将用LISP作为基础，实现一个LISP程序的解释器。LISP特别适合这个任务，
通过为LISP自身构建一个解释器的方式，我们第一步要做的是
理解语言是如何实现的。我们的解释器实现的语言是我们在本书中使用的LISP
的SCHEME方言的一个子集。尽管在本章中描述的解释器是为LISP的一个特定的方言
而写的，但是它包含了一个任何一个面向表达式的语言（这种语言是设计用来在
序列化的机器上写程序的）的解释器的必要的结构。事实上，大部分的语言的处理器
都包含一个小的类LISP的解释器。这种解释器为了演示和讨论的目的，
已经被简化过了，一些对于生产级的LISP系统而言很重要的特征已经被去掉了。然而，
这个很简单的解释器对于这本书中的大部分的程序的运行是足够的了。

用LISP程序写解释器的一个重要的好处是我们能够有选择性地实现解释器的规则，
通过对解释器程序的修改，来描述这些规则。我们使用这种威力有良好的效果的
一个地方是在计算模型表现时间的观念的方式的方面获得了特别的控制权，而
计算模型表现时间的观念这个事在第三章中，进行过集中地详细地讨论。
通过使用流，我们能够把现实世界中的时间的表现形式与计算机中的时间脱钩，
也就是分离开来，我们这样就把状态与赋值的复杂性，迁移出一些来。
我们的流程序，却有时是笨重的，累赘的，因为它们被SCHEME的应用程序序的解释
所约束着。在4.2部分中，为了提供一种更优雅的方法，我们将改变底层语言，通过
修改解释器来提供一种正常序的解释。

在第4.3部分中，实现了一个更有野心的语言学的改进，表达式可以有多个值，
而不是仅仅一个值。在非确定性的计算的这个语言中，在表达的流程中
生成表达式的多个可能的值是很自然的，然后再为这些值搜索以满足特定的约束。
用计算与时间的模型为单位，这像是有时间的分支分到一个可能的特征的集合，
然后再搜索合适的时间线。用我们的非确定性的解释器，
利用语言的这种机制，可以追踪多个值，执行搜索能够自动化地处理。

在4.4部分中，我们实现了一个逻辑编程的语言，在这种语言中知识用关系来表达，
而不是计算中的输入和输出。即使这使得语言与LISP很不同，也不同于其它的
传统的计算机语言，我们将看到逻辑语言的解释器与LISP语言的解释器
分享着必要的结构。

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