Learn Prolog Now 翻译 - 第九章 - 语句深究 - 第四节， 操做符

内容提要

• 操做符的属性
• 自定义操做符

正如咱们以前看到的，在一些特定的状况下（好比，当进行数字计算时），Prolog容许咱们书写比内部表示更加友好的操做符语法。事实上，如咱们将要学习到的，Prolog甚至容许咱们自定义操做符。这本章中，咱们将会学习操做符的属性，及其如何自定义操做符。

操做符的属性

首先从数字运算的例子开始。Prolog会在内部使用这样的表达式：is(11, +(2, 、*(3,3)))，可是咱们能够自由地在编程中将函子*和+写在参数之间，从而构成更加友好的表达式：11 is 2 + 3*3。函子可以写在参数之间被称为中缀操做符。Prolog中其余一些中缀操做符的例子是：:-, -->, =, =.., ==等等。除了中缀操做符以外，还有前缀操做符（写在参数以前）和后缀操做符（写在参数以后）。好比，?-是一个前缀操做符，还有就是单独的负号-，表明负数（好比, 1 is 3+ -2）。后缀表达式的一个例子就是在C语句中的++，能够用于变量的自增。

当咱们学习Prolog的数字运算时，咱们已经了解到Prolog能够消除数字运算表达式的歧义。因此当咱们写 2 + 3*3的时候，Prolog知道其含义是：2 + (3*3)，而不是 (2 + 3) * 3。可是Prolog是如何知道的？由于每个操做符都有必定的优先级。+的优先级比*的优先级别更高，因此+可以成为表达式 2 + 3*3的主函子。（这里注意理解Prolog优先级高的含义和咱们平时的理解不一致，优先级高在Prolog中是指越外层的函子，好比内部表达式为：+(2, *(3, 3))）。相似地，is的优先级比+的优先级高，因此 11 is 2 + 3*3 会被转换为内部的表达式：is(11, +(2, *(3, 3)))。在Prolog中，优先级使用从0到1200的数字表示；最大的数字，表明最高的优先级。给出一些例子，=的优先级是700，+的优先级是500，*的优先级是400。

若是在一个表达式中存在多个相同优先级的操做符时会发生什么？好比以前咱们说查询，2 =:= 3 == =:=(2,3)会使得Prolog报错。Prolog不知道如何解析表达式，是 =:=(2, ==(3, =:=(2,3)))，仍是 ==(=:=(2,3), =:=(2,3))？缘由是由于== 和 =:=有相同的优先级，而Prolog不能决定正确的括号方式。在这种状况下，显式的括号是必需要程序中提供的。

下面的查询会如何进行？

?- X is 2 + 3 + 4.

Prolog会困惑吗？彻底不会：它工做的很愉快而且得出的正确的答案 X = 9。可是内部采用了哪一种括号的方式，是 is(X, +(2, +(3,4)))，仍是 is(X, +(+(2,3), 4))？以下面的查询所示，Prolog选择的是第二年方式：

?- 2 + 3 + 4 = +(2, +(3, 4)).
false

?- 2 + 3 + 4 = +(+(2, 3), 4).
true

这里Prolog会使用+的结合性来消除歧义：+是左结合性的，意味着+右边的表达式的优先级而且小于+自己的优先级，同时左边的表达式的优先级必须等于+自己的优先级。一个表达式的优先级简单地认为和其主操做符的优先级一致，或者当被括号括起来时为0. 3 + 4这个表达式的主操做符是+，因此将 2 + 3 + 4 转换为 +(2, +(3, 4))意味着第一个+右边的表达式的优先级和+自己一致，这是不正确的。它必需要更低才行。

操做符==，=:=被定义为没有结合性，这意味着操做符两边的参数必需要有更低的优先级。因此 2 =:= 3 == =:=(2, 3)是一个错误的表达式，由于不管如何加括号，都会有歧义：2 =:= 3有和=相同的优先级，同时 3 == =:=(2,3)和=:=有相同的优先级。

操做符的类型（中缀，前缀和后缀），它们的优先级，和它们的结合性是Prolog中关于操做符必须了解的知识，这样咱们才可以写出符合用户使用习惯，同时知足Prolog内部表达方式的代码。

自定义操做符

除了为特定的一些函子提供了友好的操做符语法外，Prolog也容许自定义操做符。好比，你可以定义一个后缀操做符，is_dead，Prolog容许你在知识库中写出 zed is_dead 来替代标准的 is_dead(zed)的表示方法。

Prolog的自定义操做符看上去以下：

:- op(Precedence, Type, Name).

正如以前说起的，优先级是一个从0到1200的数字，数字越大，优先级越高（再次强调，这里的优先级高，是指函子使用在越外层，和咱们平时理解的优先级高先运算和调用是相反的）。Type是一个原子，表示操做符的类型和结合性。好比+的这个原子是yfx，含义是说+是一个中缀操做符，f表明操做符，x和y表明参数。更进一步地说，x的优先级低于+的优先级，y的优先级低于或者等于+的优先级。这里有一些可能的type：

infix xfx, xfy, yfx
prefix fx, fy
suffix xf, yf

因此咱们自定义的操做符is_dead代码以下：

?- op(500, xf, is_dead).

这里有一些内置操做符的定义。能够看到相同属性的操做符定义在一个子句中，经过最后一个参数给出名字的列表：

:- op(1200, xfx, [ :-, -->]).
:- op(1200,  fx, [ :-, ?-]).
:- op(1100, xfy, [;]).
:- op(1000, xfx, [ ',' ]).
:- op( 700, xfx, [ =, is, =.., ==, \==, =:=, =\=, <, >, =<, >=]).
:- op( 500, yfx, [ +, -]).
:- op( 500,  fx, [ +, -]).
:- op( 300, xfx, [ mod ]).
:- op( 200, xfy, [ ^ ]).

最后须要明确的一点是，自定义操做符不会实现操做符的功能，而只是定义若是使用操做符。即，一个自定义的操做符不会包括查询在什么状况下为真的运算，它仅仅是Prolog在语法层面的扩充。因此若是操做符is_dead想上面那样定义，而且你直接查询：zed is_dead，Prolog不会报语法有错误，可是同时会证实的目标是：is_dead(zed)，这是Prolog内部的标准表示方法。因此这就是自定义操做符作的一切——只是将友好的语法转为Prolog真正内部的表示法。因此，Prolog将会如何回答这个查询呢？答案是false，由于Prolog试图证实：is_dead(zed)，可是在知识库中找不到可以匹配的目标。可是，若是咱们扩展知识库以下：

:- op(500, xf, is_dead).

kill(marsellus, zed).
is_dead(X) :- kill(_, X).

这时Prolog会根据知识库的事实和规则，回答true。