按名称调用与按宏扩展调用

Question

在非严格的评估语言中，使用名称调用与宏扩展调用有什么区别和优点/缺点？

您能否提供一个解释这两种评估策略的示例？

谢谢！

Answer 1

按姓名呼叫：

按名称调用是一种求值策略，其中函数的参数在调用函数之前不求值——而是直接将它们替换到函数体中（使用避免捕获替换），然后在它们被调用时留待求值出现在函数中。如果函数体中没有使用参数，则永远不会评估该参数；如果多次使用，每次出现都会重新评估。 （参见 Jensen 的设备。）

名称调用评估有时比值调用评估更可取。如果函数的参数未在函数中使用，则按名称调用将通过不评估参数来节省时间，而按值调用将无论如何都对其进行评估。如果参数是非终止计算，则优势是巨大的。但是，当使用函数参数时，按名称调用通常会更慢，需要诸如 thunk 之类的机制。

早期使用的是 ALGOL 60。今天的 .NET 语言可以使用委托或表达式参数模拟名称调用。后者导致为函数提供抽象语法树。 Eiffel 提供了代理，它们代表需要时要评估的操作。 Seed7 提供按名称调用和函数参数。

宏调用：

宏扩展调用类似于名称调用，但使用文本替换而不是捕获避免替换。如果使用不当，宏替换可能会导致变量捕获并导致不良行为。卫生宏通过检查和替换不是参数的阴影变量来避免这个问题。

注意：在非严格的评估语言中

宏调用示例：

通过宏扩展调用：许多编程语言，包括 C、lisp 和方案，为开发人员提供一种机制来添加新的语法 称为宏的核心语言语法。宏扩展为代码 通过宏预处理器。这些宏可能包含参数，其中 被复制到预处理器生成的最终代码中。作为一个 例如，下面的 C 程序通过宏实现了交换功能：

#define SWAP(X,Y) {int temp=X; X=Y; Y=temp;} int main() {   int a = 2;   int b = 3;   printf("%d, %d\n", a, b);   SWAP(a, b);   printf("%d,
> %d\n", a, b); } 

这个宏实现了一个有效的交换例程。

预处理程序将如下面的代码所示。因为身体 宏直接复制到调用程序的文本中， 它在该程序的上下文中运行。换句话说，宏 将直接引用它接收的变量名，而不是 他们的价值观。

int main() {   int a = 2;   int b = 3;   printf("%d, %d\n", a, b);   {
> int tmp = (a); (a) = (b); (b) = tmp; };   printf("%d, %d\n", a, b); }

作为参数传递给宏的表达式每次都会被计算 它们在宏的主体中使用的时间。如果论点从不 使用，那么它根本不被评估。例如，程序 下面将增加变量 b 两次：

#define MAX(X, Y) ((X) > (Y) ? (X) : (Y)) int main() { int a = 2, b = 3; int c = MAX(a, b++); printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c); } 宏遇到一个问题，称为变量捕获。如果一个 宏定义了一个已经在环境中定义的变量 v 调用者的，而v作为参数传递给宏，body 的宏将无法将 v 的出现与 另一个。例如，下面的程序有一个宏定义了一个 可变温度main 内部的调用导致变量 temp 定义 在这个函数里面被里面的定义捕获 宏的主体。

#define SWAP(X,Y) {int temp=X; X=Y; Y=temp;} int main() {   int a = 2;   int temp = 17;   printf("%d, temp = %d\n", a, temp);   SWAP(a, temp); 
> printf("%d, temp = %d\n", a, temp); }

一旦这个程序被扩展

C 预处理器，我们得到下面的代码。该程序未能 交换变量 temp 和 a 的值：

int main() {   int a = 2;   int temp = 17;   printf("%d, temp = %d\n",
> a, temp);   {int temp=a; a=temp; temp=temp;};   printf("%d, temp =
> %d\n", a, temp); }

有很多惰性求值策略

避免变量捕获问题。最著名的两种技术 是按名称调用和按需要调用。

按名称调用示例：

按名称调用：在此评估策略中，实际参数仅为 评估是否在函数内部使用；但是，此评估使用 调用程序的上下文。例如，在下面的示例中， 取自 Weber 的书，我们有一个函数 g，它返回整数 6. 在函数 f 中，第一个赋值，例如 b = 5，将 5 存储在变量 i 中。第二个赋值，b = a，读取 i 的值， 当前为 5，并将其加 1。然后将该值存储在 i 中。

void f(by-name int a, by-name int b) {
  b=5;
  b=a;
}
int g() {
  int i = 3;
  f(i+1,i);
  return i;
}

很少有语言实现按名称调用评估策略。这 这些语言中最杰出的是 Algol。模拟，直接 Algol 的后代，也实现了按名称调用，正如我们在 这个例子。按名称调用总是会导致对 参数，即使该参数被多次使用。这 在引用透明的语言中，行为可能是浪费的， 因为，在这些语言中，变量是不可变的。