lisp 中的宏行为问题答案

【问题标题】：Problem with macro behaviour in lisplisp 中的宏行为问题
【发布时间】：2011-02-23 17:07:42
【问题描述】：

如果在 REPL 中我这样做：

(dolist (x (1 2 3))
  (print x))

然后我得到一个错误，因为在 (1 2 3) 中，数字 1 不是符号或 lambda expr。如果我这样做：

(dolist (x (list 1 2 3))
      (print x))

然后它工作正常。

我的问题是为什么以下工作：

REPL> (defmacro test (lst)
           (dolist (x lst)
             (print x)))
=> TEST
REPL> (test (1 2 3))
1
2
3
=>NIL

为什么 dolist 在宏定义中接受 (1 2 3) 而直接在 repl 中却不接受？假设：

“由于 TEST 是一个宏，它不计算它的参数，所以 (1 2 3) 被原样传递给 dolist 宏。所以 dolist 必须像它在传递 (1 2 3) 时一样抱怨回复”

显然是错误的。但是在哪里？

更新：虽然答案有助于澄清对宏的一些误解，但我的问题仍然存在，我将尝试解释原因：

我们已经确定 dolist 会评估其列表参数（代码块 1、2）。好吧，在宏定义中调用它并且传递给它的列表参数是定义的宏参数之一（代码块 3）时，情况似乎并非如此。更多细节：宏在调用时不会计算其参数。所以我的测试宏，当它被调用时，将保留列表参数，并在扩展时将它按原样传递给 dolist。然后在扩展时将执行 dolist（我的测试宏定义中没有反引号）。它将以 (1 2 3) 作为参数执行，因为这是传递给它的测试宏调用。那么为什么它不抛出错误，因为 dolist 试图评估它的列表参数，在这种情况下，它的列表参数 (1 2 3) 是不可评估的。我希望这能消除我的困惑。

【问题讨论】：

标签： macros lisp common-lisp

【解决方案1】：

这个表格：

(defmacro test (lst)
  (dolist (x lst)
    (print x)))

定义了一个宏，它是一个“代码转换函数” 在宏扩展时使用此宏应用于表单。所以，在你定义了这个宏之后，当你评估这个表达式时：

(test (1 2 3))

它首先被读取到这个列表中：

(test (1 2 3))

然后，由于 Lisp 在操作符位置读取test，它得到通过将参数（即文字列表(1 2 3)）传递给上面定义的宏扩展函数来进行宏扩展。这意味着在宏扩展时会评估以下内容：

(dolist (x '(1 2 3))
  (print x))

因此，在宏扩展时，会打印三个值。最后，该表单的返回值作为要编译的代码返回并执行。 Dolist 在这里返回nil，所以这是返回的代码：

nil

Nil 计算结果为 nil，并返回。

一般来说，这样的宏不是很有用。见“实用通用 Peter Seibel 的 Lisp”或 Paul Graham 的“On Lisp”作为介绍到有用的宏。

更新： 概括一下阅读、扩展和评估 Lisp 代码。

首先，REPL 接收一个字符流：(test((1@9876543228@79 ) )，它组装成令牌：(test(123))。

然后，这被翻译成符号树： (test (1 2 3))。这一步可能涉及到所谓的阅读器宏。例如，'x 被翻译为 (quote x)。

然后，从外向内，操作符位置的每个符号（即检查表格中的第一个位置）。如果它命名一个宏，那么使用 code 调用相应的宏函数（即，符号的子树），这是形式的其余部分作为参数。这宏函数应该返回一个新的形式，即 code，它替换宏形式。在您的情况下，宏 test 获取代码 (123) 作为参数，打印其中包含的每个符号（注意这甚至在编译时间之前），并返回nil，扔掉它的论点（编译器甚至从来没有看到你的小列表）。然后再次检查返回的代码是否可能宏展开。

最后，不包含任何宏调用的扩展代码不再是评估，即编译和执行。 Nil 碰巧成为自我评价的象征；它的计算结果为nil。

这只是一个粗略的草图，但我希望它能澄清一些事情。

【讨论】：

我不明白的是为什么我传递给宏调用的形式 (1 2 3) 在宏扩展时变为 '(1 2 3) 而不是保持 (1 2 3)
@Paralife：它仍然是(1 2 3)，只是没有得到评估。我通过插入quote 来模拟实际评估，这会产生一个文字。
@Paralife：因为 DOLIST 宏扩展的代码恰好将对象 (1 2 3) 放置在将对其进行评估的位置。您可以使用(macroexpand-1 '(dolist (x (1 2 3)) (print x))) 的形式查看它。
附带说明，DOLIST 对其参数列表进行评估，因为它非常有用。如果没有，则只能向其传递文字列表，但不能传递变量或函数结果。
@Paralife：不，DOLIST在宏展开时的list参数不是(1 2 3)，而是lst。它评估 lst 得到 (1 2 3)。

【解决方案2】：

您的宏 test 不返回任何代码。是的，不评估宏参数。如果你想看到同样的错误，你必须将你的宏定义为：

(defmacro 测试 (lst) `(dolist (x ,lst) (打印 x)))

【讨论】：

【解决方案3】：

通常，当您对宏扩展有疑问时，参考MACROEXPAND-1 是很好的第一步。

* (macroexpand-1 '(test (1 2 3)))

1 
2 
3 
NIL
T

IE，发生的是实际扩展是打印序列。

Nil 是DOLIST 返回的内容，是展开后的代码。

【讨论】：

我的问题与在扩展时但在打印之前发生的事情有关。为什么 dolist 不抛出错误，因为它是用不可评估的参数调用的？（注意 dolist 评估它的 list 参数）。查看我的更新

【解决方案4】：

宏使它们的参数未经评估而通过。他们可以选择评估它们。 dolist 为其列表参数执行此操作。它适用于在宏 test 中为 lst 传入的未引用列表：

(defmacro test (lst)
  (dolist (x lst)
    (print x)))

这是因为在宏扩展时 dolist 将 lst 视为其参数。所以当它评估它时，它会得到列表(1 2 3)。

【讨论】：

【解决方案5】：

lst 是一个变量，当展开宏测试时，也表示eval dolist 结构。第一步是评估表单 lst，将得到 lisp 对象 (1 2 3)。

如下示例：

(defmacro 测试 (a) (+ a 2))

(测试 2) --> 4 ;意思是调用add函数，第一个变量a绑定一个值2。

【讨论】：