Scheme 中的宏和内部定义答案

【问题标题】：Macros and internal definitions in SchemeScheme 中的宏和内部定义
【发布时间】：2014-11-18 07:37:53
【问题描述】：

在 Freenode 的#scheme 频道上提出了一个很好的问题。考虑一下 Scheme 中的以下代码：

(define alpha 1)

(define-syntax foo
  (syntax-rules (quote alpha)
    ((_ alpha msg) (define bar 2))
    ((_ other msg) (syntax-error msg)) ) )

(define (beta)
  (foo alpha "beta")
  (define alpha 3)
  'beta )

(define (gamma)
  (define alpha 4)
  (foo alpha "gamma")
  'gamma )

(define (delta alpha)
  (foo alpha "delta")
  'delta )

beta、gamma 和 delta 中的哪一个会产生语法错误？哪个做？我已经使用 Chibi Scheme 进行了检查，其中 beta 很好，而 gamma 和 delta 失败。我想知道这是有意的行为还是只是 Chibi 中的一个错误。

根据标准，扩展宏似乎应该在内部定义被重写为letrec*之前发生。所以beta 和gamma 都应该失败，因为foo 将匹配一个内部定义的alpha，而不是全局的。

然而，标准内部定义如何实际工作并没有明确规定，只是它们可以被认为是letrec快捷方式。我在 Racket 的 R5RS 上得到了相同的行为，所以我似乎在标准中遗漏了一些需要这种行为的东西。

【问题讨论】：

在 R6RS（基于 psyntax 的 impl）中，我在调用过程时得到了相同的行为。

标签： macros scheme r7rs

【解决方案1】：

好的，我终于明白你的问题了。运行你的代码很有挑战性，因为你似乎有一个“语法错误”函数，只有当它以完全扩展的代码结束时才会发出语法错误信号。随便。

我认为你的问题的答案是这样的：

这些 Scheme 家伙（Dybvig、Felleisen、Hieb、Clinger、Rees、Wand、Flatt、Culpepper 等）非常聪明！

特别是，Scheme/Racket 以某种方式设法弄清楚绑定结构是如何工作的，即使它不知道什么会成为绑定。你说得对！太疯狂了！但是 Dybvig 等人概述的算法。做了一些非常聪明的事情来确保卫生跟踪标识符是“free-identifier-equal”还是“bound-identifier-equal”（Flatt 的术语），即使它还不知道哪个绑定了另一个。我个人建议阅读“一起工作的宏”（Flatt、Culpepper、Darais、Findler）以更好地理解这一点。

如果我误解了你的问题，或者我的语气不恰当，请道歉！

【讨论】：

【解决方案2】：

根据实现方面的不同，可能有点过多，但这种行为是由于宏扩展的顺序造成的。从理论上讲，所有定义都包含alpha，因此它不应该与文字关键字中的那个匹配。但是，在define表单扩展为letrec*之前需要进行宏扩展，否则编译器无法正确检测到内部定义。所以在那一刻，编译器可能会也可能不会看到绑定。（宏扩展时序在R7RS上没有规定，所以实现也可以选择自己的时序。）

对于beta 的情况，编译器没有捕获绑定，因此宏扩展器仍然可以看到alpha 与全局绑定相同。其他情况则相反。

【讨论】：

【解决方案3】：

首先，delta 已失效（不应匹配alpha），因为它在词法上明确地将alpha 绑定到另一个绑定，而不是您的sytnax-rules 出现的绑定。有趣的是beta 和gamma。

根据第 5.2.2 节。 R4RS (p. 13) 和 R5RS (p. 16)，第 5.3.2 节。 R7RS（第 26 页）和第 11.3 节。在 R6RS (p. 32) 中，通过内部定义建立的绑定的“区域”是定义出现的整个 <body>。您对foo 的宏调用显然与那些内部定义在同一个<body> 内。

R7RS 也更进一步，警告我们：

请注意，这样的主体 [i.e.一个包含内部定义的] 在扩展其他语法之前可能不明显。

因此，混乱的事件顺序得到承认，但没有歧义；如果与宏的调用相同的<body> 中的任何内部定义对alpha 进行了绑定，则您的syntax-rules 不应匹配alpha 分支。 因此，beta 和 gamma 也被淘汰了。

附录 A

如果我们将情况进一步复杂化，并且您的宏本身有条件地绑定alpha，就像

(syntax-rules (alpha)
  ((_ alpha x) (define alpha x)))

乍一看似乎确实模棱两可，但我相信通过宏扩展器将根据卫生情况重命名定义的alpha标识符这一事实解决了这个问题，这意味着我们不会隐藏alpha。匹配为文字，所以匹配它很好，上面将简单地为重命名的alpha 创建一个绑定，在宏体之外无法访问。

附录 B

第 5.3 节末尾有一个约束。 R5RS (p. 17)，第 5.4 节结束。 R7RS (p. 26) 和 R6RS (p. 30) 第 10 节的中间部分，其中提到 定义序列不应包含改变其中任何一个含义的定义 . （实际上要复杂一点，所有三个标准都使用不同的措辞，但这应该是一个合理的总结。）

在您的示例中，我不清楚您的syntax-rules 扩展为语法错误的可能性是否算作其“含义”的歧义。如果有人认为这是一种歧义，那么您的 beta 和 gamma 根据 R5RS 和 R7RS 是“错误”（未定义的行为），并且根据 R6RS 是“语法违规”。

如果您的示例在您的 syntax-rules 的第二个分支中包含另一个绑定（理想情况下甚至是同一变量的定义），那么这个 nitpick 将不适用，所以您的问题成立。

【讨论】：