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. 개요2. 역사3. 특징4. 종류5. 실습6. 교재7. 예제8. 여담9. 관련 문서10. 외부 링크

[clearfix]

1. 개요

스킴(Scheme)은 Lisp 계열의 언어 중 커먼 리스프(Common Lisp)와 함께 가장 유명하고 대표적인 프로그래밍 언어이다.

2. 역사

표준	연도
R⁰RS	1975년
R¹RS	1978년
R²RS	1985년
R³RS	1986년
R⁴RS	1991년
R⁵RS	1998년
R⁶RS	2007년
R⁷RS	2013년

그 시초는 칼 휴잇(Carl Hewitt)의 액터(Actor) 모델을 이해하기 위한 시도에서 비롯되었다. 제럴드 서스먼(Gerald Sussman)과 가이 스틸 주니어(Guy Steele Jr)가 Maclisp에 기반한 작은 리스프 인터프리터를 만들면서 액터 모델을 구현하고 메시징 기능을 추가한 것이 바로 Scheme의 시초이다. 1975년 당시 이름은 Schemer였는데, 이는 Plannar, Conniver등 리스프에서 파생된 다른 언어의 이름이 ~er로 끝나서 이를 따라 명명했다고 한다. 이후 개발자들이 파일이름과 확장자가 각각 6글자로 제한되는 ITS 운영체제를 사용하면서 현재의 이름인 Scheme으로 이름이 변경되었다.

당시에는 프로그램에서 함수를 불러올 때 호출하고 끝나서 돌아오는 과정에서 시간이 오래 걸려서 많은 수의 함수를 쓰는 것은 비효율적이라는 것이 상식이었다.[1] 서스먼과 스틸이 하던 연구는 이 "상식"을 뒤집는 함수 호출 구조에 대한 것으로, 함수를 호출하고 값을 반환하는 대신 주어진 환경에서 메모리 주소를 점프하며 함수만 갈아끼우는 획기적인 방식을 구현하기 위한 프로토타입 언어였다. 둘은 처음에 (이후에 나온) 커먼 리스프와 같은 규모의 언어를 생각하고 있었지만 정작 나온 것은 극도의 미니멀리즘에 기반한 언어였다.

여기서 스킴의 행보가 여러 방향으로 찢어지게 되는데, 대표적으로 극단적으로 간소하면서도 이해하기 쉬운 언어를 교육용으로 사용하려는 방향은 서스먼의 명저 SICP(Structure and Interpretation of Computer Programs)에서 드러난다. 이 책은 MIT 컴퓨터 과학 전공의 동명의 입문 과목 교과서로 유명해졌고, 한동안 미국 전역에서 이를 따라 SICP와 스킴으로 입문을 가르치는 학교가 꽤 있었다.[2] 반면에 한편에서는 이 우아한 언어를 실제로 업무에 사용해보려는 노력으로, R⁵RS 표준의 제정 이후 SRFI(Scheme Request for Implementation, 스킴 구현 요청)을 통해 프로그래머들이 필요한 기능들을 요청하고 직접 구현하는 움직임이 활발해졌다. 간단한 구조 때문에 성능을 생각 않는다면 취미삼아 만들어볼만한 사이즈의 언어였기에 각종 컴파일러와 인터프리터가 우후죽순처럼 생겨났고, 각각의 부분은 호환되는 부분이 많지만 세세한 데에서 호환되지 않는 경우가 꽤 많았다.

이러한 분열의 와중에서 스킴에 가장 큰 타격을 준 것은 R⁶RS 표준의 제정이었다. 원래는 양쪽의 입맛을 모두 맞추기 위해 각종 기능을 넣은 새 표준이었지만, R⁵RS와 호환되지 않는데다 R⁵RS 표준에 비해 몇 배나 큰 기본 베이스에 교육자들은 사용을 거부했고, 기존에 사실상의 표준으로 사용되던 SRFI 라이브러리와 전혀 호환되지 않는 기능에 프로그래머들도 사용을 거부했다. 이 때문에 교육용 R⁵RS, 업무용 R⁵RS+SRFI, 업무용 R⁶RS로 스킴 커뮤니티는 완전히 분열해버렸다.

결국 스킴 제정 위원회는 R⁷RS 표준을 교육용 기본 언어와 이와 호환되는 업무용 방대한 언어로 나누어 두 표준을 따로 제정하기로 했다. 얼마 전에 새로 제정된 R⁷RS-small 표준은 R⁶RS를 완전히 흑역사로 묻어버리고 R⁵RS기반으로 만들어졌으며, 이후에 제정될 R⁷RS-large는 커먼 리스프보다 큰 규모의 언어를 목표로 삼는다는데... 글쎄, 위원회 언어는 듀크 누켐 포에버보다 나오기 힘들다. 어차피 SRFI 상당수를 공식으로 지정하는 것이 중점이 될 것이라 하니 SRFI가 잘 지원되는 스킴을 찾아보자.

3. 특징

다른 리스프 계열[3]보다 함수형 프로그래밍을 적극 장려하는 언어로, 언어 표준에 순수 함수형에서 벗어나는 함수 이름 뒤에는 꼭 "!"를 붙이는 것을 관례로 명시할 정도이다.[4] 그러나 그보다 더 핵심적인 특징은 최소한의 기본 명령만 기계어로 정의가 되어있고, 언어 표준에 명시된 다른 명령들은 기본 명령에 속한 람다(lambda)함수를 이용해 정의가 되어있다는 것이다. 이 때문에 스킴은 다른 프로그래밍 언어에 비해 매우 사이즈가 작으면서도, 기본만 사용해 필요에 따라 무엇이든 정의해 사용할 수 있는 독특한 디자인을 가지고 있다. 커먼 리스프를 109가지 기능이 붙어있는 다목적 공구에 비유하자면, 스킴은 딱 최소한의 10개 기능만 붙어있는 맥가이버 칼에 비유할 수 있다. 같은 뿌리에서 나온 다른 사이즈의 언어라는 점에서 C++와 C의 관계와도 비슷할지도 모르겠지만, C++의 기능을 C에서 구현하려면 오만가지 삽질을 해야하는데 비해 스킴은 커먼 리스프의 기능을 구현 가능한, Greenspun's Tenth Rule에서 가장 안전한 언어라 할 수 있다.

복잡한 C나 포트란 프로그램은 커먼 리스프에 이미 기본적으로 있는 기능을 직접 만들어 써야 할 가능성이 높은데, 큰 기능을 여러 개 구현하려다 보니 대충 끼워 맞추고 상세도 불분명해 버그가 넘쳐나고 느릴 수밖에 없다.
Any sufficiently complicated C or Fortran program contains an ad hoc, informally-specified, bug-ridden, slow implementation of half of Common Lisp.

Greenspun's Tenth Rule

위에 말했듯이 스킴은 워낙 표준에 따라 다양한 구현이 있고, 그마저도 표준은 그저 대충 거의 다 지키면 되는 것. 수준의 인식이 있어서 각각의 구현이 조금씩 다른 언어나 방언이라고 할 수 있다. 관계가 조금 먼 Racket을 제외하면, 스킴을 스킴으로 묶는 특성은 다음과 같다.

Lambda

람다식

(lambda (x) ...)

람다 계산식

Tail-call elimination(TCE)

[5]

[6]

Continuation

[7]

S-expression

(car a)

'(car a)

Macro

[8]

4. 종류

워낙 종류가 많아서 고르기 힘들지만 가장 특징적이고 메이저한 스킴은 다음과 같다.

Chicken

⁵

⁷

Gambit

⁵

LambdaNative라는 프레임워크를 사용하면 스킴으로 iOS와 안드로이드 개발이 가능하다!

Guile

⁵

⁶

[9]

Stalin

약 빤 네이밍

⁴

Chez Scheme

[10]

~~정상적인~~

Ikarus

⁶

~~지도교수 돈줄을 끊는 학생의 모범적인 예시~~

Racket

스킴이기를 그만 둔

[11]

Racket 항목

5. 실습

설치

}}}

시작

mit-scheme

MIT/GNU Scheme running under OS X
Type `^C' (control-C) followed by `H' to obtain information about interrupts.

Copyright (C) 2022 Massachusetts Institute of Technology
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

Image saved on Saturday January 7, 2023 at 1:28:01 AM

Release 12.1 || SF || CREF || LIAR/svm1

1 ]=>
}}}

예제 코드 저장

foo.scm

[12]

}}}

저장된 코드 불러오기

load

;Loading "foo.scm"... done
;Value: in-s?

1 ]=>
}}}

6. 교재

The Little Schemer

7. 예제

다음은 스킴으로 팩토리얼 프로시저를 구현한 코드이다.

(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

10. 외부 링크

[1] 그 때문에 GCC같은 C 컴파일러는 작은 함수를 여러개 호출하는 부분을 파악해 하나의 큰 함수로 합쳐버리고, 이를 inlining이라고 한다. [2] 국내에도 카이스트, 고려대, 동아대 등 몇몇 학교가 교육했다. 2020년대에는 MIT도 Python으로 갈아탔다. [3] Clojure 제외 [4] 예를 들어 (set! a 1)은 이미 만들어진 이름 a에다가 새로 1을 배정한다. [5] B를 부른 후에 할 것이 return밖에 없는 경우 [6] GCC에서 -O2를 하면 C에서도 제약이 많지만 TCE가 된다! [7] call-with-current-continuation [8] "..." 점 3개로 뭐든지 패턴매칭이 가능하다! [9] GNU Guile 3.0.0 released [10] https://github.com/cisco/ChezScheme [11] 알골 에뮬레이터가 내장되어있다! [12] Essentials of Programming Languages라는 프로그래밍 언어론 교재에 나오는 코드이다. [13] https://stackoverflow.com/a/56853906