Common Lisp 中传递给 defmacro 的处理参数答案

【问题标题】：Processing Parameters Passed to defmacro in Common LispCommon Lisp 中传递给 defmacro 的处理参数
【发布时间】：2017-10-06 00:05:49
【问题描述】：

在尝试解决 Project Euler 中的问题时，我编写了以下函数和宏：

(defun digits (n &key (base 10)) ;; Returns a list with the digits of 'n'
   (if (< n base) (list n)       ;; in a given base.
      (multiple-value-bind (div rem)
         (floor n base)
         (concatenate 'list (digits div :base base) (list rem)))))

(defmacro test-palindromes (n1 n2)
   (let* ((dn1 (digits n1)) (dn2 (digits n2))
          (hash (loop for i in dn1 ; A-list describing digit associations
                      collecting (assoc i (pairlis dn2
                            (loop for i from 0 below (length dn1)
                                  collecting i))))))
      `(lambda (n1 n2) (and ,@(loop for i in hash
                                    for j from 0
                                    collecting `(char= (char n1 ,(cdr i)) (char n2 ,j)))))))

如果一个字符串对应于另一个字符串的特定排列，我想做的是生成一个返回 T 的 lambda。例如：

1 > (pprint (macroexpand-1 '(test-palindromes 1089 9801)))

(LAMBDA (N1 N2)
  (AND (CHAR= (CHAR N1 3) (CHAR N2 0))
       (CHAR= (CHAR N1 2) (CHAR N2 1))
       (CHAR= (CHAR N1 1) (CHAR N2 2))
       (CHAR= (CHAR N1 0) (CHAR N2 3))))
1 >

当输入是整数时它工作正常...

1 > (funcall (test-palindromes 1089 9801) "ALAS" "SALA")
T
1 > (funcall (test-palindromes 1089 9801) "ALAS" "SALE")
Nil

...但是如果我尝试给它更复杂的输入，就会失败：

1 > (setf g 10)
10
1 > (funcall (test-palindromes 1089 (+ 9791 g)) "ALAS" "SALA")
> Error: The value (+ 9791 G) is not of the expected type REAL.
> While executing: CCL::<-2, in process listener(1).
> Type :POP to abort, :R for a list of available restarts.
> Type :? for other options.
2 >

无奈之下，尝试了一个笨拙的解决方案，将dn1 和dn2 设置为(eval (digits dn1)) 和(eval (digits dn2))。这产生了部分改善...

2 > (funcall (test-palindromes 1089 (+ 9791 g)) "ALAS" "SALA")
T

...但是这段代码仍然失败：

(loop for pos from 0 to 66
      nconcing (loop for i in (nthcdr (1+ pos) 4-digits)
                     for j from 0
                     when (equal (sort (digits (nth pos 4-digits)) #'<)
                                 (sort (digits i) #'<))
                       collect (test-palindromes (nth pos 4-digits) i)))
> Error: Unbound variable: POS
> While executing: CCL::CHEAP-EVAL-IN-ENVIRONMENT, in process listener(1).
> Type :GO to continue, :POP to abort, :R for a list of available restarts.
> If continued: Retry getting the value of POS.
> Type :? for other options.
3 >

（变量 4-digits 包含所有 4 位完美正方形的有序列表。）

我想应该得到eval'ed 的东西被跳过了，但我并没有真正理解循环中发生了什么。为什么pos 不再被识别？这个循环可以工作吗？任何意见表示赞赏。

谢谢，保罗

【问题讨论】：

标签： lambda macros common-lisp

【解决方案1】：

defmacro 正文中的代码在 REPL 或文件中解释或编译代码时执行。在test-palindromes 的最后一个循环中，您将参数(nth pos 4-digits) 赋予宏 - 但pos 仅在loop 正在执行时才有意义。

因此，您尝试执行的操作无法通过宏完成，因为宏的输出取决于执行时输入的值。

但是你可以只使用一个函数：

* (defun test-palindromes (n1 n2)
    (let* ((dn1 (digits (eval n1))) (dn2 (digits (eval n2)))
           (hash (loop for i in dn1
                       collecting (assoc i (pairlis dn2
                                                    (loop for i from 0 below (length dn1)
                                                          collecting i))))))
      (lambda (n1 n2)
        (loop for i in hash
              for j from 0
              always (char= (char n1 (cdr i)) (char n2 j))))))
TEST-PALINDROMES
* (test-palindromes 1089 9801)
#<COMPILED-LEXICAL-CLOSURE (:INTERNAL TEST-PALINDROMES) #x21012A08CF>
* (funcall * "ALAS" "SALA")
T

如果您出于某种原因以您在宏中所做的方式展开 lambda 的内容（即，执行包含 char= 比较的 and 表单，而不是 loop），你也可以用一个函数来做到这一点：

(defun test-palindromes (n1 n2)
  (let* ((dn1 (digits (eval n1))) (dn2 (digits (eval n2)))
         (hash (loop for i in dn1
                     collecting (assoc i (pairlis dn2
                                                  (loop for i from 0 below (length dn1)
                                                        collecting i))))))
    (eval `(lambda (n1 n2) 
             (and ,@(loop for i in hash
                          for j from 0
                          collecting `(char= (char n1 ,(cdr i)) (char n2 ,j))))))))

但这种方法可能没有用。

【讨论】：

常规宏在编译时扩展（在编译代码中；解释器可以在运行时扩展它们），而不是读取时。

【解决方案2】：

您的宏只能与文字数字参数一起使用，因为那时参数在编译时将是数字，但是正如您注意到的那样，宏不知道表达式将具有什么值，因此您需要将参数视为变成值的表达式。您不能对表达式执行digits，因为它可能是变量或像(+ 3 4) 这样的表达式，而宏将其作为数据获取。

宏仅用于语法转换。想象一下我会做这个功能：

(defun check-numbers (num1 num2)
  (let ((same (= num1 num2))
        (palinfrom (test-palindromes num1 num2)))
    ...))

Common Lisp 可以在创建时编译此函数，因此它将扩展所有宏，包括 test-palindromes，符号 num1 和 num2 作为参数。宏需要扩展为对这两者进行平均评估以获得数字的代码，然后它可以对该结果执行digits。它不能在编译时发生。这个也是一样的：

(cond ((test x) ...)
      (t ...))

cond 是一个将其转换为if 的宏。它获得的值是将代码作为结构。 test 和 x 在此扩展时很可能不存在，因此宏只能使用它来生成：

(if (test x)
    ...
    ...)

根据经验，如果可以将其设为函数，则不应将其设为宏。

【讨论】：