方案：define 和 define-syntax-rule 的区别答案

【问题标题】：Scheme: difference between define and define-syntax-rule方案：define 和 define-syntax-rule 的区别
【发布时间】：2016-01-11 10:42:51
【问题描述】：

我在 Racket 中得到了两个 if 语句指令：

(define (if-fun c thn els) (if c thn els))
(define-syntax-rule (if-mac c thn els) (if c thn els))

请介意解释一下这两个 if 语句的评估方式之间的差异，并提供一个使用每个 if 语句定义的示例吗？在此示例中，我很难区分如何评估宏和函数参数。我尝试了一些小例子，例如：

(if-fun (> 3 4) true false)  ;; #f
(if-mac (> 3 4) true false)  ;; #f

但显然这并不能帮助我区分这两个定义。

-谢谢

【问题讨论】：

尝试(if-fun #true 'something (/ 1 0))，然后尝试(if-mac #true 'something (/ 1 0)) ;)
另外：在#lang racket 中尝试(define (if-lazy c thn els) (if c (thn) (els))) 和(if-lazy #t (lambda () 'something) (lambda () (/ 1 0)))。或者类似地尝试#lang lazy 和(print (if-fun #t 'something (/ 1 0)))。

标签： macros scheme racket

【解决方案1】：

从您的评论看来，您已经明白了这一点。关键问题是，什么时候（如果有的话）评估？

另一个关键点是函数和宏是完全不同的，尽管它们的定义和使用看起来是一样的。

您使用函数和宏的方式完全相同：(thing other stuff)。 thing 是函数还是宏尚不清楚。这既好又坏。主要是非常好。
至于定义事物，使用define-syntax-rule 定义宏的方式与define 函数的方式极为相似。这既好又坏。当你第一次学习时，我会说这很糟糕——因为它很容易忘记宏与函数有多么不同。这可能会令人困惑！

当您调用函数时，在运行时所有的参数都会被评估，然后给函数。这就是为什么像(/ 1 0) 这样的if-fun 的参数会导致错误。在控制进入if-fun 之前对其进行评估（并引发除以零错误）。

（旁注：当您使用延迟评估或手动“thunk”调用函数时，评估会延迟。if-lazy 能够调用thn 或els 过程参数，仅作为/当需要时。当条件为假时，它甚至不会尝试调用els。）
当您调用宏时：
1. 时间：宏在您的程序运行之前开始工作。宏在编译时起作用，而不是稍后在运行时起作用。
2. 什么：宏将代码片段转换为其他代码片段。但是代码还没有被评估。代码仅在稍后的运行时评估。因此，if-mac 的“参数”不会被宏评估。他们只是插入到真正的if 表单的代码中，这是一个宏（或原始的特殊表单），只计算所需的内容。

最后令人困惑的部分是，因为您的示例的 then 和 else 表达式没有任何副作用，也不会导致任何错误，所以区别在于不明显。

【讨论】：

Greg，您的解释非常有见地，有助于区分两者。感谢您花时间向像我这样的新手详细说明。

【解决方案2】：

(define (verbose arg)
  (display arg) ; display 
  (newline)     ; display newline
  arg))         ; evaluate to arg

(if-fun (verbose (> 3 4)) 
        (verbose 'true) 
        (verbose 'false))
; ==>  false

打印出来

#f
true
false

宏版本：

(if-mac (verbose (> 3 4)) 
        (verbose 'true) 
        (verbose 'false))
; ==>  false

打印出来

#f
false

你看出区别了吗？使用过程，每个参数都被评估并绑定到变量，然后评估主体。

在宏版本中，代码被转换，然后被评估。因此，由于谓词是#f，因此从未执行过后件表达式。

如果你尝试做一个递归函数：

(define (factorial n)
  (if-fun (<= n 2)
          n
          (* n (factorial (- n 1)))))

(factorial 2)

即使遇到基本情况，由于对所有 3 个参数都进行了评估，它会执行 (factorial 1)，然后 (factorial 0)，(factorial -1) ..... 到负无穷大。它永远不会返回一个值，但由于它不是尾递归的，它会耗尽内存。

(define (factorial n)
  (if-mac (<= n 2)
          n
          (* n (factorial (- n 1)))))

(factorial 2)

当过程被评估时，宏可以被扩展，所以它变成：

(define (factorial n)
  (if (<= n 2)
      n
      (* n (factorial (- n 1)))))

就好像你根本没有使用你的宏一样。如果您有一个宏在扩展时会打印某些内容，那么在您使用它之前，它会在过程中每次使用时打印一次。

之所以会这样，是因为 Scheme 和 Racket 有热切的评价。例如。 #!lazy球拍，这是#!racket的懒惰版本，if和其他特殊形式作为程序，因为需要评估。懒惰的语言不需要宏。

【讨论】：