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。
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。
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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
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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();
}
我从通用的lisp烹饪书中得到了这个,我认为它解释了为什么lisp宏是有用的。
宏是一段普通的Lisp代码,它对另一段假定的Lisp代码进行操作,将其翻译成(更接近于)可执行的Lisp。这听起来可能有点复杂,所以让我们举一个简单的例子。假设您想要一个版本的setq,将两个变量设置为相同的值。所以如果你写
(setq2 x y (+ z 3))
当z=8时,x和y都被设为11。(我想不出这有什么用,但这只是一个例子。)
It should be obvious that we can't define setq2 as a function. If x=50 and y=-5, this function would receive the values 50, -5, and 11; it would have no knowledge of what variables were supposed to be set. What we really want to say is, When you (the Lisp system) see (setq2 v1 v2 e), treat it as equivalent to (progn (setq v1 e) (setq v2 e)). Actually, this isn't quite right, but it will do for now. A macro allows us to do precisely this, by specifying a program for transforming the input pattern (setq2 v1 v2 e)" into the output pattern (progn ...)."
如果你觉得这很好,你可以继续读下去: http://cl-cookbook.sourceforge.net/macros.html
由于现有的答案给出了很好的具体例子来解释宏实现了什么以及如何实现的,也许它会帮助收集一些关于为什么宏功能相对于其他语言是一个重要的收获的想法;首先是这些答案,然后是其他地方的一个很棒的答案:
... 在C语言中,你必须编写一个自定义的预处理器(这可能是一个足够复杂的C程序)……
—瓦廷
与任何精通c++的人交谈,问他们花了多长时间来学习模板元编程(仍然不是那么强大)所需要的所有模板。
马特·柯蒂斯
... 在Java中,你必须破解字节码编织的方法,尽管像AspectJ这样的框架允许你使用不同的方法来做到这一点,但它基本上是一种破解。
——米格尔·平
DOLIST is similar to Perl's foreach or Python's for. Java added a similar kind of loop construct with the "enhanced" for loop in Java 1.5, as part of JSR-201. Notice what a difference macros make. A Lisp programmer who notices a common pattern in their code can write a macro to give themselves a source-level abstraction of that pattern. A Java programmer who notices the same pattern has to convince Sun that this particular abstraction is worth adding to the language. Then Sun has to publish a JSR and convene an industry-wide "expert group" to hash everything out. That process--according to Sun--takes an average of 18 months. After that, the compiler writers all have to go upgrade their compilers to support the new feature. And even once the Java programmer's favorite compiler supports the new version of Java, they probably ''still'' can't use the new feature until they're allowed to break source compatibility with older versions of Java. So an annoyance that Common Lisp programmers can resolve for themselves within five minutes plagues Java programmers for years.
——peter Seibel,在《Practical Common Lisp》中
我不确定我能给每个人的(优秀的)帖子添加一些见解,但是……
Lisp宏工作得很好,因为Lisp语法的本质。
Lisp是一种非常规则的语言(把所有东西都想象成一个列表);宏使您能够将数据和代码视为相同的(不需要字符串解析或其他技巧来修改lisp表达式)。将这两个特性结合起来,就有了一种非常简洁的方式来修改代码。
编辑:我想说的是Lisp是同构的,这意味着Lisp程序的数据结构是用Lisp本身编写的。
因此,您最终可以在语言之上创建自己的代码生成器,使用语言本身的所有功能(例如。在Java中,你必须破解字节码编织的方法,尽管一些框架(如AspectJ)允许你使用不同的方法来做到这一点,但它基本上是一种破解)。
在实践中,使用宏可以在lisp的基础上构建自己的迷你语言,而不需要学习其他语言或工具,并使用语言本身的全部功能。
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。