阅读Paul Graham关于编程语言的文章,你可能会认为Lisp宏是唯一的选择。作为一个忙碌的开发人员,在其他平台上工作,我还没有使用Lisp宏的特权。作为一个想要了解热门话题的人,请解释一下是什么让这个功能如此强大。

请将这一点与我从Python、Java、c#或C开发世界中理解的东西联系起来。


当前回答

Lisp宏代表了几乎在任何大型编程项目中都会出现的一种模式。最终,在一个大的程序中,你会有一段代码,你会意识到,如果你写一个程序,把源代码输出为文本,然后你就可以粘贴进去,这会更简单,更不容易出错。

在Python中,对象有两个方法__repr__和__str__。__str__只是人类可读的表示。__repr__返回一个有效的Python代码表示,也就是说,可以作为有效的Python输入解释器。通过这种方式,您可以创建一些小的Python代码片段,生成可以粘贴到实际源代码中的有效代码。

在Lisp中,整个过程由宏系统形式化。当然,它允许您为语法创建扩展并执行各种奇特的事情,但它的实际用处可以从上面总结出来。当然,Lisp宏系统允许您使用整个语言的全部功能来操作这些“片段”是有帮助的。

其他回答

lisp宏以程序片段作为输入。这个程序片段被表示为一个数据结构,可以按照您喜欢的任何方式进行操作和转换。最后,宏输出另一个程序片段,这个片段是在运行时执行的。

c#没有宏功能,但是如果编译器将代码解析为CodeDOM树,并将其传递给一个方法,该方法将其转换为另一个CodeDOM,然后将其编译为IL,则会有等效的宏功能。

这可以用来实现“糖”语法,如for each-statement using-clause, linq select-expressions等等,作为转换为底层代码的宏。

如果Java有宏,您就可以在Java中实现Linq语法,而不需要Sun更改基本语言。

下面是在c#中实现lisp风格的宏的伪代码:

define macro "using":
    using ($type $varname = $expression) $block
into:
    $type $varname;
    try {
       $varname = $expression;
       $block;
    } finally {
       $varname.Dispose();
    }

通用Lisp宏本质上扩展了代码的“语法原语”。

例如,在C语言中,switch/case结构只适用于整型,如果你想将它用于浮点数或字符串,你就只能使用嵌套的if语句和显式比较。你也不可能编写一个C宏来为你做这项工作。

但是,由于lisp宏(本质上)是一个lisp程序,它接受代码片段作为输入,并返回代码来替换宏的“调用”,因此您可以尽可能地扩展您的“原语”库,通常最终会得到一个更可读的程序。

要在C中做同样的事情,您必须编写一个自定义预处理器,它会吃掉您的初始(不完全是C)源代码,并吐出C编译器可以理解的东西。这不是一种错误的方法,但它不一定是最简单的。

一行程序回答:

简单的语法=>宏over表达式=>简洁=>抽象=>强大


Lisp宏只是以编程方式编写代码。也就是说,在展开宏之后,您得到的只不过是没有宏的Lisp代码。所以,原则上来说,他们没有什么新成就。

然而,它们与其他编程语言中的宏不同,它们在表达式级别上编写代码,而其他宏在字符串级别上编写代码。这在lisp中是独一无二的,这要感谢他们的括号;或者更准确地说,它们的最小语法多亏了括号。

正如本文中的许多示例所示,以及Paul Graham的On Lisp, Lisp宏可以成为使代码更加简洁的工具。当简洁性达到一定程度时,它为代码提供了新的抽象级别,使其更加简洁。回到第一点,原则上他们没有提供任何新的东西,但这就像说既然纸和铅笔(几乎)组成了图灵机,我们就不需要真正的计算机。

如果你懂点数学,想想为什么函子和自然变换是有用的想法。原则上,它们没有提供任何新东西。然而,通过将它们扩展到较低层次的数学中,你会发现几个简单想法的组合(就范畴理论而言)可能需要10页才能写下来。你喜欢哪一种?

Lisp宏允许您决定何时(如果有的话)对任何部分或表达式求值。举个简单的例子,想想C语言:

expr1 && expr2 && expr3 ...

它说的是:计算expr1,并且,如果它是正确的,计算expr2,等等。

现在试着把这个&&变成一个函数…没错,你不能。像这样调用:

and(expr1, expr2, expr3)

将在产生答案之前评估所有三个表达式,而不管expr1是否为假!

使用lisp宏,你可以编写如下代码:

(defmacro && (expr1 &rest exprs)
    `(if ,expr1                     ;` Warning: I have not tested
         (&& ,@exprs)               ;   this and might be wrong!
         nil))

现在你有一个&&,你可以像函数一样调用它,它不会计算你传递给它的任何表单,除非它们都为真。

要了解这是如何有用的,请进行对比:

(&& (very-cheap-operation)
    (very-expensive-operation)
    (operation-with-serious-side-effects))

and:

and(very_cheap_operation(),
    very_expensive_operation(),
    operation_with_serious_side_effects());

你可以用宏做的其他事情是创建新的关键字和/或迷你语言(例如,查看(loop…)宏),将其他语言集成到lisp中,例如,你可以编写一个宏,让你这样说:

(setvar *rows* (sql select count(*)
                      from some-table
                     where column1 = "Yes"
                       and column2 like "some%string%")

这还没有涉及到Reader宏。

希望这能有所帮助。

我认为我从来没有见过比这个家伙解释得更好的Lisp宏:http://www.defmacro.org/ramblings/lisp.html