有没有一个简单的例子来解释 Lisp 宏到“通用”？程序员？

Question

我最近与一位同事交谈，并尝试告诉他（Common）Lisp 的美妙之处。我试图以某种方式解释宏，因为我认为宏是 Lisp 的杀手级功能之一，但我失败得很惨——我找不到一个简短、简洁且可以被“凡人”理解的好例子。 “程序员（十年的 Java 经验，一个聪明人，但对“高阶”语言的经验很少）。

如果必须的话，你会如何通过例子解释 Lisp 宏？

Answer 1

根据我的经验，当人们看到宏如何帮助生成过程或其他构造无法生成的代码时，宏会给他们留下最好的印象。通常这样的事情可以被描述为：

<common code>
<specific code> 
<other common code>

其中 总是相同的。以下是此类模式的一些示例：

1. time 宏。 没有宏的语言中的代码将如下所示：

int startTime = getCurrentTime();
<actual code>
int endTime = getCurrentTime();
int runningTime = endTime - startTime; 

您不能将所有公共代码放入过程中，因为它包装了实际代码。 （好的，如果语言支持，您可以创建一个过程并在 lambda 函数中传递实际代码，但这并不总是方便）。
而且，正如您可能知道的那样，在 Lisp 中您只需创建 time 宏并将实际代码传递给它：

(time 
  <actual code>) 

2.事务。要求 Java 程序员使用 JDBC 编写简单的 SELECT 方法 - 需要 14-17 行，包括打开连接和事务、关闭它们的代码、几个嵌套的 try-catch-finally 语句和只有 1 或 2 行唯一代码。
在 Lisp 中，您只需编写 with-connection 宏并将代码减少到 2-3 行。

3.同步。好吧，Java、C# 和大多数现代语言都已经有同步的语句，但是如果您的语言没有这样的构造怎么办？或者，如果您想引入新的同步类型，例如基于 STM 的事务？同样，您应该为此任务编写单独的类并手动使用它，即在要同步的每个语句周围放置公共代码。

这只是几个例子。您可以提到“不要忘记”宏，例如 with-open 系列，它可以清理环境并保护您免受资源泄漏，新的构造宏例如 cond 而不是多个 if，当然，不要忘记像 if、or 和 and 这样的惰性结构，不评估他们的论点（与过程应用相反）。

一些程序员可能会主张，他们的语言有一种技术可以处理这种或那种情况（ORM、AOP 等），但他们会问，如果存在宏，是否还需要所有这些技术？

因此，将其全部考虑并回答有关如何解释宏的原始问题。将任何广泛使用的 Java 代码（C#、C++ 等）转换为 Lisp，然后将其重写为宏。

Answer 2

新的 WHILE 语句

您的语言设计者忘记了 WHILE 语句。你已经给他发过好几次邮件了。没有成功。从语言版本 2.5、2.6 到 3.0，您一直在等待。什么也没发生...

在 Lisp 中：

(defmacro while ...在此处插入 while 实现...)

完成。

使用 LOOP 的简单实现需要一分钟时间。

根据规范生成代码

然后您可能需要解析呼叫详细记录 (CDR)。您有带有字段描述的记录名称。现在我可以为每一个编写类和方法。我还可以发明一些配置格式，解析配置文件并创建类。在 Lisp 中，我会编写一个宏，根据紧凑的描述生成代码。

请参阅 Lisp 中的领域特定语言，这是一个截屏视频，展示了从工作草图到简单的基于宏的概括的典型开发周期。

代码重写

想象一下，您必须使用 getter 函数访问对象的槽。现在假设您需要在某个代码区域多次访问某些对象。由于某种原因，使用临时变量并不是解决方案。

...
... (database-last-user database) ...
...

现在您可以编写一个WITH-GETTER 宏，它为getter 表达式引入一个符号。

(with-getters (database (last-user database-last-user))
   ...
   ... last-user
   ...)

该宏将重写封闭块内的源代码，并用 getter 表达式替换所有指定的符号。

Answer 3

由于具体的示例可能会陷入您编写它们所用语言的细节中，请考虑一个不具体但相关的陈述：

“您知道有时必须编写的所有样板代码吗？您永远不必用以下语言编写样板代码 ： lisp，因为你总是可以编写一个代码生成器来为你做这件事。”

通过“样板”，我正在考虑 Java 中的一次性接口实现、重写 C++ 中的隐式构造函数、编写 get()-set() 对等。我认为这种修辞策略可能比尝试直接解释宏更有效过于详细，因为他可能非常熟悉各种形式的样板文件，而他从未见过宏。

Answer 4

我不太了解 CL，但是Scheme 宏可以吗？这是Scheme 中的一个while 循环：

(define-syntax while
  (syntax-rules ()
    ((while pred body ...)
     (let loop ()
       (if pred (begin body ... (loop)))))))

在本例中，该示例演示了您可以轻松地使用宏编写自己的控制结构。 foof-loop 是更多内容的集合有用的循环结构（对于 CL 来说可能没什么新意，但仍然适合演示）。

---

另一个用例：从关联列表中选取值。假设用户将一个列表作为选项传递给您的函数。您可以使用此宏轻松地选取值：

(define-syntax let-assq
  (syntax-rules ()
    ((let-assq alist (key) body ...)
     (let ((key (assq-ref alist 'key)))
       body ...))
    ((let-assq alist (key rest ...) body ...)
     (let ((key (assq-ref alist 'key)))
       (let-assq alist (rest ...) body ...)))))

;; Guile built-in
(define (assq-ref alist key)
  (cond ((assq key alist) => cdr)
        (else #f)))

示例用法：

(define (binary-search tree needle (lt? <))
  (let loop ((node tree))
    (and node
         (let-assq node (value left right)
           (cond ((lt? needle value) (loop left))
                 ((lt? value needle) (loop right))
                 (else value))))))

注意 let-assq 宏如何允许选取 value、left、和“节点”中的右键键，而无需编写更长的let形式。

Answer 5

我将宏视为与函数类似（或双重）的抽象，只不过您可以选择何时以及如何评估参数。这强调了为什么宏很有用——就像函数一样，可以防止代码重复并简化维护。

我最喜欢的例子是照应宏。像 aif、awhile 或 aand：

  (defmacro aif (test-form then-form &optional else-form)
  `(let ((it ,test-form))
     (if it ,then-form ,else-form)))

  (defmacro awhile (expr &body body)
      `(do ((it ,expr ,expr)) ((not it))
         ,@body))

    (defmacro aand (&rest args)
      (cond 
        ((null args) t)
        ((null (cdr args)) (car args))
        (t `(aif ,(car args) (aand ,@(cdr args))))))

这些非常简单，可以节省大量打字时间。

Answer 6

这不是你能在短时间内解释清楚的事情，是的，宏的概念可以用一句话来解释，一个例子，比如一段时间，还是很容易理解的，问题是那个人不会真正理解为什么宏是一个很好的东西，只有这样简单的例子。