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

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

其他回答

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。

While the above all explains what macros are and even have cool examples, I think the key difference between a macro and a normal function is that LISP evaluates all the parameters first before calling the function. With a macro it's the reverse, LISP passes the parameters unevaluated to the macro. For example, if you pass (+ 1 2) to a function, the function will receive the value 3. If you pass this to a macro, it will receive a List( + 1 2). This can be used to do all kinds of incredibly useful stuff.

Adding a new control structure, e.g. loop or the deconstruction of a list Measure the time it takes to execute a function passed in. With a function the parameter would be evaluated before control is passed to the function. With the macro, you can splice your code between the start and stop of your stopwatch. The below has the exact same code in a macro and a function and the output is very different. Note: This is a contrived example and the implementation was chosen so that it is identical to better highlight the difference. (defmacro working-timer (b) (let ( (start (get-universal-time)) (result (eval b))) ;; not splicing here to keep stuff simple ((- (get-universal-time) start)))) (defun my-broken-timer (b) (let ( (start (get-universal-time)) (result (eval b))) ;; doesn't even need eval ((- (get-universal-time) start)))) (working-timer (sleep 10)) => 10 (broken-timer (sleep 10)) => 0

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。

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。

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();
    }