Clojure 如何实现Lisp宏系统？

我已经在node.js上实现了我自己的Lisp，我可以像这样运行s表达式：

(assert (= 3 (+ 1 2))) (def even? (fn [n] (= 0 (bit-and n 1)))) (assert (even? 4)) (assert (= false (even? 5))) （断言（=3（+12））） （def偶数？（fn[n]（=0（位和n1））） （断言（偶数？4）） （断言（=假（偶数？5））） 现在我想添加宏--

defmacro

函数，但这就是我遇到的问题。我想知道宏系统是如何在其他Lisp中实现的，但我找不到很多指针（除了和）

我看过Clojure宏系统——我最熟悉的Lisp语言——但这似乎太复杂了，我找不到其他可以轻易应用的线索（Clojure宏最终编译成字节码，而字节码不适用于javascript，我也无法理解

macroexpand1

函数）

所以我的问题是：给定一个没有宏但有AST的Lisp实现，如何添加像Clojure的宏系统这样的宏系统？这个宏系统可以用Lisp实现，还是需要用宿主语言实现额外的功能

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还有一句话：我还没有实现

quote

（

”

），因为我无法确定返回列表中应该包含哪些类型的值。是否应该包含AST元素或对象，如

Symbol

和

Keyword

（后者是Clojure的情况）？

宏所做的就是将未计算的表单作为参数，并在其主体上执行替换。实现宏系统的诀窍是告诉您的编译器

换句话说，当编译器遇到函数时，它首先计算其形式参数列表，生成结果并将其传递给函数。当编译器找到宏时，它会将未计算的参数传递给主体，然后执行主体请求的任何计算，最后用这些计算的结果替换自身

例如，假设您有一个函数：

(defun print-3-f (x) (progn (princ x) (princ x) (princ x)))

和一个宏：

(defmacro print-3-m (x) `(progn (princ ,x) (princ ,x) (princ ,x)))

然后，您可以立即看到差异：

CL-USER> (print-3-f (rand))
* 234
* 234
* 234

CL-USER> (print-3-m (rand))
* 24
* 642
* 85

要理解为什么会这样，您需要在头脑中运行编译器

当Lisp遇到函数时，它会构建一个树，首先在树中计算

（rand）

，然后将结果传递给函数，函数会将所述结果打印三次

另一方面，当Lisp遇到宏时，它将表单

（rand）

原封不动地传递给主体，主体返回一个带引号的列表，其中

x

被

（rand）

替换，产生：

(progn (princ (rand)) (princ (rand)) (princ (rand)))

并替换此新窗体的宏调用

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您将在各种语言（包括Lisp）中找到大量有关宏的文档。

您需要在计算链中有一个宏扩展阶段：

text-input -> read -> macroexpand -> compile -> load

请注意，宏展开应该是递归的（宏展开，直到没有任何宏可展开的内容为止）

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您的环境需要能够“保留”宏扩展函数，在这个阶段可以按名称查找这些函数。请注意，

defmacro

是Common Lisp中的宏本身，它设置了正确的调用，以将名称与该环境中的宏扩展函数相关联。

请看一个示例。这是一个弧形编译器的玩具实现，具有良好的宏支持。

这是Peter Norvig的作品，是任何LISP程序员书架上必不可少的一本书

他假设您正在实现一种解释语言，并提供了一个在LISP中运行的Scheme解释器示例

显示他如何将宏添加到主

eval

函数（

interp

）

以下是在处理宏之前解释S表达式的函数：

(defun interp (x &optional env)
  "Interpret (evaluate) the expression x in the environment env."
  (cond
    ((symbolp x) (get-var x env))
    ((atom x) x)
    ((case (first x)
       (QUOTE  (second x))
       (BEGIN  (last1 (mapcar #'(lambda (y) (interp y env))
                              (rest x))))
       (SET!   (set-var! (second x) (interp (third x) env) env))
       (IF     (if (interp (second x) env)
                   (interp (third x) env)
                   (interp (fourth x) env)))
       (LAMBDA (let ((parms (second x))
                     (code (maybe-add 'begin (rest2 x))))
                 #'(lambda (&rest args)
                     (interp code (extend-env parms args env)))))
       (t      ;; a procedure application
               (apply (interp (first x) env)
                      (mapcar #'(lambda (v) (interp v env))
                              (rest x))))))))

这里是在添加了宏评估之后（为了清晰起见，参考链接中已经添加了子方法）

(defun interp (x &optional env)
  "Interpret (evaluate) the expression x in the environment env.
  This version handles macros."
  (cond
    ((symbolp x) (get-var x env))
    ((atom x) x)

    ((scheme-macro (first x))              
     (interp (scheme-macro-expand x) env)) 

    ((case (first x)
       (QUOTE  (second x))
       (BEGIN  (last1 (mapcar #'(lambda (y) (interp y env))
                              (rest x))))
       (SET!   (set-var! (second x) (interp (third x) env) env))
       (IF     (if (interp (second x) env)
                   (interp (third x) env)
                   (interp (fourth x) env)))
       (LAMBDA (let ((parms (second x))
                     (code (maybe-add 'begin (rest2 x))))
                 #'(lambda (&rest args)
                     (interp code (extend-env parms args env)))))
       (t      ;; a procedure application
               (apply (interp (first x) env)
                      (mapcar #'(lambda (v) (interp v env))
                              (rest x))))))))

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有趣的是，的开头一章有一个非常类似的函数，他称之为

eval

谢谢你的回答，我可以将你的回答总结如下：for

defun

：1）evaluate AST（返回javascript

函数

对象）2）执行javascripts函数3）将结果值作为参数传递给lisp函数。这是我已经在做的。对于

defmacro

：1）idem 2）跳过3）将javascript函数作为参数传递给宏。`返回的结果应该是AST元素，应该对其进行计算和执行。这就留下了一个悬而未决的问题：

quote

应该返回什么？它应该是AST元素或javascript函数和其他OBJ的列表吗？（引号…）返回一个“stuff”列表，其中“stuff”的形式可能会在以后进行计算。lisp的美妙之处在于它的列表表示法与AST表示法相同，因此返回列表或AST是等效的。对于我来说，宏不计算其参数似乎是其性质的副作用，而不是其主要定义属性。感谢您的回复。如果我理解正确，macroexpand函数会将宏及其参数转换为无宏的lisp代码。对吗？你的描述有点不准确，但我认为你的想法是对的好的，我已经发出了精神上的咔哒声。我正在按如下方式重构我的实现：1/读取用户代码，转换为包含AstSymbol、AstKeyword、AstString、AstInteger的列表。。。当然还有其他名单；2/将库宏（

defmacro

）转换为AST；3/遍历用户AST以查找宏（

defmacro

）；4/实际的宏扩展阶段：用宏的AST元素替换调用宏的AST元素（此处检测宏调用）（用相关的用户AST元素替换宏参数）；5/AST现在应该是无宏的，解释。我也觉得很有帮助。链接断了。你能在别的地方找到吗？