Scheme

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Scheme 스킴
개발자	제럴드 서스먼 가이 스틸 주니어
최초 공개	1975년 ([age(1975-12-22)]년 전)
최신 표준	R7RS (2021년 2월 13일 발표)

1. 개요

2. 역사

3. 특징

• Lambda

스킴의 뿌리인 람다식. (lambda (x) ...)로 스킴에 존재하는 거의 모든 것을 나타낼 수 있다. 람다 계산식에서의 그 람다 맞다.
• Tail-call elimination(TCE)

위에서 나왔듯 "함수간에 값을 주고받는 형식"이 아닌 "값을 환경으로 두고 함수를 점프해서 갈아끼우는 방식"을 일반화한 것으로, 함수 A가 B를 부를 때 B를 부르는 장소가 Tail[5]인 경우 그냥 B의 주소로 점프해버리는 방식이다. 하는 법을 알면 재귀적 함수를 부를 때 절대 스택 오버플로우가 나지 않으며 함수 호출 속도도 빠른 스킴의 전매특허 특징으로, 언어 상세에 "tail-call elimination을 하지 않으면 스킴이 아니다"라고 명시되어 있을 정도다. 이후에 많은 언어(주로 함수형)에서 채용했다.[6]
• Continuation

TCE과 함께 연구의 부산물로, TCE가 함수에 대한 설명이라면 Continuation은 환경에 대한 설명이다. 함수가 서로를 호출하고 자리를 넘겨줄 때 주변 환경을 같이 연속적(continuous)으로 넘겨준다는 의미로, 핵심 call/cc[7]라는 명령어는 "현재 환경을 기억했다가 새 값을 넘겨받으면 이 자리로 즉시 돌아와서 값을 전달해라"라는 뜻으로 쓰인다. 실 용례로는 간단하게는 return, break 등의 대용품, 복잡하게는 멀티태스킹 관리(!) 등이 있다. 이해하기 복잡하면 C의 setjmp/longjmp의 업그레이드 버전이라 생각하면 된다.
• S-expression

리스프라면 빼놓을 수 없는 문법 구조로, atom(심볼, 문자, 문자열, 숫자 등)과 괄호 리스트 딱 두 개로만 이루어져있어 코드 (car a)와 데이터 '(car a)의 구조가 똑같고 바꿔치기도 가능하다. 이를 Homoiconicity라고 한다.
• Macro

바로 그 바꿔치기를 가능하게 하는 일등공신으로, 기본 매크로는 커먼 리스프의 매크로보다 덜 강력하지만 오류가 적고 간편한 문법을 사용하며[8], 대부분의 스킴은 자체적으로 커먼 리스프 수준의 매크로도 함께 지원한다.

4. 종류

• Chicken

가장 커뮤니티가 활성화된 R⁵RS 스킴으로, Freenode IRC의 #Chicken에는 언제나 많은 사람이 상주해있고 즉각 질문에 대한 답이 올라온다. C를 통해 컴파일하며 가장 많은 수의 SRFI와 라이브러리를 지원한다. 특징은 구현방식으로, 새 함수로 넘어갈때 리턴 없이 함수를 계속 부르다 스택이 꽉 차면 GC를 부르고 처음에 시작한 함수로 longjmp를 해버린다. 여기 나열된 스킴 중 유일하게 R⁷RS 지원 의지를 표현한 스킴. 교육이 아닌 실제 업계에서 사용될 것을 염두에 두고 만들어진 컴파일러/인터프리터이다.
• Gambit

가장 속도가 빠른 편인 R⁵RS 스킴. 다만 SRFI와 라이브러리 지원은 상대적으로 좋은 편은 아니다. LambdaNative라는 프레임워크를 사용하면 스킴으로 iOS와 안드로이드 개발이 가능하다! C를 통해 컴파일한다.
• Guile

GNU 공식 스크립트 언어(R⁵RS/R⁶RS 호환). 특징은 GNU와 리눅스 계열의 시스템(혹은 거기서 파생된) 라이브러리가 많다. 2020년 1월 16일 릴리즈한 3.0부터 JIT를 지원한다! 성능은 2.2 버전 대비 평균 2배 향상되었으며 일부 벤치마크 항목은 최대 32배까지 올라간다고 한다.[9]
• Stalin

약 빤 네이밍에 걸맞게 약 빤 성능. C를 통해 컴파일하는데, 수치계산에 한해 사람이 짠 C보다 빠른 수준을 넘어서 포트란 수준이다. 단 R⁴RS인데다 컴파일하는데 조금 큰 파일 하나에 반나절 걸린다.
• Chez Scheme

인디애나 대학의 한 교수가 만든 컴파일러로, Common Lisp 쪽의 LispWorks 에 대응하는 고가의 상용 컴파일러였으나 2016년 4월 27일부로 9.4 버젼을 GitHub 에 오픈소스로 공개했다.[10] 이전까지는 Petite Chez Scheme 이라는 인터프리터의 바이너리만 무료로 공개했다. LispWorks 와 같이 여러가지 지원도 좋은편이며 (물론 이 지원을 받으려면 유료로 구매해야 한다.) 정상적인 Scheme 컴파일러중에서는 대적할자가 없을정도로 퍼포먼스가 압도적이다. 아래 나오는 Racket 이 PLT-scheme 이던 시절 test-suite 을 돌렸을때 10분이 넘게 걸리던 프로그램이 chez scheme 로 컴파일하니 컴파일 속도도 훨씬 빨랐으며, 실행속도에서도 같은 test-suite 을 30초컷 했다는 유저 경험담도 있을정도. 물론, PLT-scheme 가 퍼포먼스로 유명한 컴파일러는 아니었지만 타 오픈소스 Scheme 컴파일러와 비교하여 퍼포먼스가 딱히 크게 떨어지는 수준은 아니었다는 것을 감안한다면 대충 상상이 될 것이다.
• Ikarus

R⁶RS 를 지원하는 오픈소스 scheme 컴파일러로, 특이하게도 위 chez scheme 를 만든 교수에게서 박사과정을 했던 사람이 만든 컴파일러이다.지도교수 돈줄을 끊는 학생의 모범적인 예시 퍼포먼스는 상당한 수준이지만, 개인사정으로 인해 홈페이지도 접속불가이고 현재는 업데이트가 되고있지 않는 상황.
• Racket

스킴이기를 그만 둔 스킴. 딱히 어느 표준에 맞추지 않고 매크로와 확장성을 이용해 어떤 언어든[11] 모방 가능하다. 원래는 plt-scheme이라 불렸지만 지속적으로 스킴의 틀에서 벗어나다 결국 이름을 바꾸었다.(더 자세한 내용은 Racket 항목을 참고하자.)

5. 실습

• 설치

macOS에서 터미널에 아래와 같이 입력하면 스킴을 설치할 수 있다.
{{{brew install mit-scheme

• 시작

설치 후 터미널에 mit-scheme이라고 입력하면 스킴 인터프리터(?)가 실행된다.
{{{% mit-scheme

• 예제 코드 저장

아래와 같은 소스 코드를 foo.scm이라는 이름으로 저장하자.[12]
{{{(define in-S?
(lambda (n)

(if (zero? n) #t

(if (>= (- n 3) 0)

(in-S? (- n 3))
#f))))

• 저장된 코드 불러오기

인터프리터에서 함수 load를 이용하면 저장된 코드를 불러올 수 있다.
{{{1 ]=> (load "foo.scm")

6. 교재

• The Little Schemer

7. 예제

(define (fact n)
  (if (< n 2) 1 (* n (fact (- n 1)))))

8. 여담

• 브랜든 아이크가 넷스케이프 시절 브라우저 내에 동적 웹페이지를 구현하기 위해 스크립트 언어로 쓰려 한 게 바로 이 언어였다. 그러나 넷스케이프에서 일반인들도 웹페이지 개발을 쉽게 할 수 있도록 하자며 C, Java와 비슷한 문법의 언어로 만들어야 한다고 요구해서 꼬장 부려서 어쩔 수 없이 Scheme을 쓰려는 걸 포기하고 JavaScript라는 새로운 언어를 만들게 된다. 만약 본래 계획대로 Scheme을 썼다면 웹은 어떻게 발전했을지, 웹프로그래밍 입문자가 많았을지, 현재 JavaScript가 안고 있는 여러 문제점들은 생기지 않았는지, 그에 따른 제이쿼리나 리액트, TypeScript 같은 것들이 생겨날 필요가 없었는지 모를 일이다.
• R⁷RS와 같이 스킴 표준을 표시하는 표현은 Revisedⁿ Report on the Algorithmic Language Scheme의 약자이다.
• 스킴을 만든 제럴드 서스먼은 자기가 만든 언어를 홍보하려고 책 SICP를 썼다.
• 스킴에서 주로 사용하는 확장자는 다음과 같다.[13]
• .scm("Scheme")
• .sps("Scheme program source")
• .sls("Scheme library source")
• .sld("Scheme library definition")

9. 관련 문서

• LISP
• SICP
• Racket
• Common Lisp
• Scheme/튜토리얼

10. 외부 링크

• https://www.scheme.org/
• https://try.scheme.org/
• https://standards.scheme.org/