Lisp 宏的特殊用法？

Question

我最近读了《黑客与画家》这本书。作者说 Lisp 宏比其他语言的宏非常强大和特殊。

我开始学习ELisp的宏，但还是没看出它有什么特殊用途？看不出它和 C/C++ 宏的区别。

谁能帮我解释一下？

Answer 1

我认为最重要的几点是：

• Lisp 代码表示为列表，通过 Lisp 宏，您可以使用 Lisp 的所有列表处理功能（这是 Lisp 非常适合的功能，请记住 LISP 代表 LISt 处理) 来转换它。 （同音性）但是，C/C++ 预处理器宏只是文本替换。也就是说，要执行更复杂的转换，您必须自己将输入解析为 C/C++ 预处理器宏（并且您通常无法访问这些语言的解析器）。您不能使用所有 C/C++ 或手头的任何语言来转换您的代码。这些简单的宏工具似乎更适合小缩写（或绕过类型系统、性能变通方法等），而不是真正的抽象。 （并不是说不能将它们用于更复杂的任务，但它很快就会变得一团糟。）

• Lisp 语法也比通常的花括号语言更规则。您不必担心优先规则、中缀运算符或语句和表达式之间的区别。

• 据我所知，与 Lisp 宏相比，使用 C/C++ 预处理器宏时，您无法在宏定义中轻松使用宏而无需跳过障碍，因为预处理器只通过一次。

• 没有简单的方法（据我所知）在 C/C++ 风格的预处理器宏中引入新符号。 （您可以在 CL 风格的宏中使用 gensym 和围绕它构建的抽象，如 with-gensyms 等，还有卫生的宏系统，主要用于 Scheme 方言。）

• Lisp 中的反引号表达式是一种非常方便的填空方法，用于构建宏扩展为的代码。

总而言之，使用 Lisp 宏进行元编程比使用 C/C++ 预处理器的方法方便得多。在实践中，这意味着即使是 Lisp 的新手也可以轻松地创建自己的循环结构或其他控制结构。有了更多的经验，编写更复杂的 DSL 也变得相对容易。将此与 C/C++ 预处理器进行比较，在这些预处理器中，这些任务可能被认为是某种黑魔法，只为最勇敢的人保留。

作为一个简单的示例，尝试使用 C/C++ 预处理器编写类似的代码：

(defmacro bif ((var expression) then &optional else)
  `(let ((,var ,expression))
     (if ,var ,then ,else)))

它引入了一个新的控制结构bif（“binding if”），它评估一个表达式，将它绑定到一个给定的符号，然后有条件地执行then或else分支，绑定在范围内。它可以正确嵌套并按预期工作。现在，任何称职的 Lisp 程序员都可以立即编写出这样的东西。由于它非常简单，当 Lisp 程序员觉得需要一个新的结构时，他们通常会毫不犹豫——语言设计者和语言用户之间的界限很模糊。

（即使有人设法使用 C/C++ 预处理器编写此代码，下一步，即编写类似 Lisp 的 cond 或新的循环结构，也会很快变得复杂得多。）

Answer 2

Lisp 宏允许您在比 C++ 宏更深的层次上修改语言。 Lisp 宏是在编译阶段执行的代码片段，它们可以控制对其参数的评估。

例如，Lisp 基于编译器必须处理的大约 25 种“特殊形式”。 Lisp 的其余部分可以在这些特殊形式之上迭代存在。我对 ELisp 不太熟悉，但 Common Lisp loop 功能是通过宏实现的。您可以扩展语言——通常 Lisp 只有一种特殊的条件形式，而所有其他形式都是在 Lisp 中实现的。 defun，是用来定义函数的结构体，我相信可以实现为宏。

C++ 宏虽然功能强大，但由预处理器执行，这意味着它们的功能有限。 Lisp 宏，因为它们是在编译环境中执行的，所以可以执行函数来决定如何重写它们的输入，包括程序员定义的函数。

此回复相当复杂和模糊，因此希望有更多时间的人能够提供更好的回复。我和 Pascal 一样为这个答案冗长而含糊而道歉。