如何管理Common Lisp宏中的遞歸

Question

我需要編寫一個帶有符號和列表的Common Lisp宏。該列表由兩個元素的列表組成：一個符號和一個字符串，像這樣：

((X "foo") (Y "bar") (Z "qwerty")) 

宏作品遞歸，它搜索符號列表，如果發現symbol回報T，否則返回NIL 。我寫這個代碼：

(defmacro already-exist (symbol my-list) 
    (cond ((null (eval my-list)) NIL) 
     ((eql (caar (eval my-list)) symbol) 
    T) 
    (T `(already-exist symbol ,(cdr (eval my-list)))))) 

但問題出在遞歸部分。事實上，如果我嘗試使用不包含symbol的列表作爲第一個元素的一部分運行宏，則會獲得錯誤。例如：

(defparameter listt '((X "foo") (Y "bar") (Z "qwerty"))) 

(already-exist Y listt) 

我得到的錯誤是「非法函數調用」。我認爲這是因爲宏嘗試將Y作爲函數調用進行評估。我怎麼能解決這個問題？通常，在Common Lisp中編寫遞歸宏的最佳方式是什麼？

Answer 1

什麼是實際錯誤？

實際的錯誤是這樣的：

CL-USER 3 > (already-exist Y listt) 

Error: Illegal car (Y "bar") in compound form ((Y "bar") (Z "qwerty")). 

所以您要執行這個表達，這是無效的Lisp代碼：

((Y "bar") (Z "qwerty"))。

錯誤1：

您的代碼將獲取my-list的象徵，你評估。下次它得到一個你不應該評估的列表。

錯誤2：

您創建一個形式symbol，而不是symbol值。

嘗試修復，導致一個醜陋的解決方案

• 企圖只能評估my-list當它有一個符號作爲值
• 通過把一個逗號在它前面經過的symbol值

實施例：

CL-USER 2 > (defmacro already-exist (symbol my-list)        
       (when (symbolp my-list)           
       (setf my-list (eval my-list)))         
       (cond ((null my-list)            
        NIL)              
        ((eql (caar my-list) symbol)         
        T)               
        (T `(already-exist ,symbol ,(cdr my-list))))) 
ALREADY-EXIST 

CL-USER 3 > (defparameter listt '((X "foo") (Y "bar") (Z "qwerty"))) 
LISTT 

CL-USER 4 > (already-exist Y listt) 
T 

CL-USER 5 > (already-exist A listt) 
NIL 

但它沒有什麼意義，併產生新的問題。

編寫遞歸宏調用eval的方式很差。 eval無法獲得詞法綁定的價值，因爲評估不會發生在詞法環境中。

使用功能

CL-USER 10 > (member 'y listt :key #'car) 
((Y "bar") (Z "qwerty")) 

這意味着真正。

Answer 2

我需要編寫一個Common Lisp宏[...]宏以遞歸方式工作。

你並不真的需要一個宏，其實如果你的值，在運行時才知道宏也解決不了問題。如果您希望他們未被評估，您需要引用符號。

... (eval my-list) ...

調用從宏觀的eval是一個很大的代碼味道。您的宏正在使用代碼，list符號在這一點上並不意味着什麼，只是它是一個符號。該宏很可能是而不是將在list必須有意義的值（此外，eval工作在空詞彙環境中）的環境中進行擴展。

有可能有一個遞歸膨脹，但本身宏不是遞歸：

* (defmacro foo (x) (foo x)) 
; in: DEFMACRO FOO 
;  (FOO X) 
; 
; caught STYLE-WARNING: 
; undefined function: FOO 
; 
; compilation unit finished 
; Undefined function: 
;  FOO 
; caught 1 STYLE-WARNING condition 
STYLE-WARNING: 
    FOO is being redefined as a macro when it was previously assumed to be a function. 
* (foo 3) 

debugger invoked on a UNDEFINED-FUNCTION in thread 
#<THREAD "main thread" RUNNING {100399C503}>: 
    The function COMMON-LISP-USER::FOO is undefined. 

宏擴展以固定點的方式施加：從代碼X0，計算X1爲X0的宏擴展開始，並繼續，直到沒有任何宏展開了。您的宏不會自行調用，宏擴展設施在每次傳遞後都會根據需要調用它（這也是爲什麼在宏擴展期間無法建立動態綁定的原因，除非手動調用macroexpand）。

雖然您可以將宏展開到也調用您的宏的代碼中。但是你必須小心，它並不是無條件的，否則你將會有無限的宏觀擴張。

如果list將是隻在運行時已知的值，則需要編寫常規函數。基本上，你想做的事：

(member symbol list :key #'first) 

見MEMBER，MACROEXPAND。

Answer 3

遞歸宏是不可能的

想象一下，你嘗試過：

(defmacro expand (&rest elements) 
    (if (not (null (cdr elements))) 
     `(+ ,(car elements) ,(expand (cdr elements))) 
     (car elements))) 

現在，當宏功能正在編譯它擴展所有宏，以便它調用它(expand (cdr elements)) ..

(defmacro expand (&rest elements) 
    (if (not (null (cdr elements))) 
     `(+ ,(car elements) (+ (cdr elements) (+ (cdr elements) (+ (cdr elements) (+ (cdr elements) ...)))) 
     (car elements))) 

你看到了嗎？現在想象你，而不是僅僅擴大了第一部分，而不是遞歸，但留下一個更簡單的表達，而不是expand：

(defmacro expand (&rest elements) 
    (if (not (null (cdr elements))) 
     `(+ ,(car elements) (expand ,@(cdr elements))) 
     (car elements))) 

這是完全不同的，因爲宏從不直接使用宏。然而(expand 1 2 3)擴展到(+ 1 (expand 2 3))和Lisp繼續，直到有沒有向左擴大宏，留下(+ 1 (+ 2 3))沒有遞歸

遞歸函數都ok的宏：

(defmacro expand (&rest elements) 
    (labels ((recfun (elements) 
      (if (not (null (cdr elements))) 
       `(+ ,(car elements) ,(recfun (cdr elements))) 
       (car elements)))) 
    (recfun elements))) 

它並不需要是一個本地定義的功能。通常我實現大多數的功能函數，使宏延遲的一些參數評測離開宏只是調用函數：

(defun make-env-fun (names) 
    (mapcar (lambda (name) (cons name (symbol-function name))) names)) 

(defmacro make-env (&rest variables) 
    `(make-env-fun ',variables)) 

(make-env cons car cdr) 
; ==> ((cons . #<system-function cons>) 
;  (car . #<system-function car>) 
;  (cdr . #<system-function cdr>)) 

所以宏存在，因爲我不想做(make-env 'cons 'car 'cdr)或(make-env '(cons car cdr)) 。宏只解決了這個問題，而不是功能仍在做的實際工作。

因此，爲了與您的問題相關，您需要一個允許(already-exist symbol ((symbol "bla")))而不是(already-exist-fun 'symbol '((symbol "bla")))的宏。你看到了嗎？