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Il meraviglioso mondo delle S-Expressions: perché Lisp ha rivoluzionato la programmazione?
Nella programmazione informatica, le S-espressioni (o espressioni simboliche) sono un modo per esprimere dati in elenchi nidificati (struttura ad albero). Le S-expression sono state inventate e diffuse nel linguaggio di programmazione Lisp, che utilizza le S-expression sia come codice sorgente che come formato di rappresentazione dei dati.
"Le S-espressioni possono rappresentare sia dati che codice, il che rende Lisp molto flessibile nell'espressione."
La sintassi generale per le S-espressioni è costruita utilizzando le parentesi e definita come un atomo come "x", o nella forma "(x.y)" dove x e y sono entrambe S-espressioni. Questa definizione riflette il modo in cui Lisp rappresenta gli elenchi come una serie di "celle", ciascuna delle quali è una coppia ordinata.
Questa struttura consente alle S-espressioni di rappresentare alberi binari arbitrari. Tuttavia, le S-espressioni possono anche consentire riferimenti circolari, nel qual caso la struttura non è più un albero ma un grafico ciclico. Molti dialetti Lisp moderni, come Common Lisp e Scheme, forniscono una sintassi per contrassegnare queste strutture cicliche.
Secondo la definizione originale di John McCarthy, un atomo può essere pensato come un gruppo di simboli riconoscibili. Nel corso del tempo, la moderna notazione delle espressioni S ha iniziato a consentire un intervallo più ampio di stringhe tra virgolette e gli elenchi con più di due membri possono essere rappresentati con una notazione più breve.
"Nella famiglia di linguaggi Lisp, le espressioni S vengono utilizzate per rappresentare codice sorgente e dati, rendendole centrali per una rivoluzione nella programmazione."
Esistono molti linguaggi derivati da Lisp, ognuno dei quali supporta diversi formati di sintassi delle S-espressioni, ma una caratteristica che hanno tutti in comune è l'uso delle S-espressioni e della notazione dei prefissi. Quando si rappresenta il codice sorgente in Lisp, il primo elemento di una S-espressione è solitamente un operatore o un nome di funzione, mentre gli elementi rimanenti sono considerati argomenti.
La notazione canonica del prefisso sfrutta questo vantaggio e molti programmatori scrivono molto codice in questo modo. Ad esempio, l'espressione booleana "4 == (2 + 2)" in C è espressa come "(= 4 (+ 2 2))" in Lisp.
In termini di tipi di dati specifici e sintassi, il formato S-expression presenta numerose varianti, supportando sintassi diverse per diversi tipi di dati, tra cui elenchi e coppie, simboli e stringhe e persino numeri in virgola mobile e interi.
"L'automorfismo di Lisp significa che la rappresentazione primaria di un programma è una struttura dati del linguaggio stesso."
Quando si analizza un'espressione S, questa viene spesso confrontata con XML. Tuttavia, le S-expression hanno una sola forma contenitore, la coppia di punti, mentre i tag XML possono contenere attributi semplici, altri tag o CDATA e utilizzare sintassi diverse per farlo.
Sebbene le S-expression siano più semplici dell'XML per i casi d'uso più semplici, l'XML dispone di linguaggi di query come XPath e di numerosi strumenti e librerie di terze parti per semplificare l'elaborazione dei dati nei casi d'uso più avanzati.
Con l'aumentare della popolarità del Lisp e dei suoi derivati, seguì la standardizzazione. Diversi dialetti, come Common Lisp e Scheme, hanno specifiche per la sintassi delle loro espressioni S. Nel 1997 Ron Rivest propose una bozza di Internet per definire una sintassi per l'archiviazione e lo scambio di dati di uso generale basata sulle S-espressioni Lisp.
Sebbene questa bozza non sia stata infine approvata come RFC, il suo contenuto è stato citato e applicato da numerose RFC e altre pubblicazioni. La formazione di questi standard dimostra l'importanza delle espressioni S nell'informatica.
Nell'ambiente di programmazione odierno, le S-expression sono state ampiamente utilizzate in diverse aree applicative, compresi gli standard di serializzazione dei dati. Vale la pena notare che l'analisi delle tendenze condotta dall'Università di Londra e dall'Università di Miami indica che sempre più sviluppatori stanno iniziando a esplorare il potenziale delle S-expression per migliorare la flessibilità e l'espressività della loro programmazione.
In sintesi, S-expression non è solo una notazione, è il nucleo del linguaggio Lisp e rappresenta una struttura altamente innovativa nella programmazione informatica. Quale tipo di illuminazione dovrebbe apportare al nostro futuro questa forma di rappresentazione, data la somiglianza tra codice e dati?
