Compiler construction 是否可以实现公共Lisp'；计划中的宏观系统？

希望这不是一个多余的问题

作为scheme的新手，我知道

语法case

宏比

语法规则

替代方案更强大，但代价是不必要的复杂性

---

然而，是否有可能在scheme中实现Common Lisp的宏系统，它比

语法规则

更强大，使用

语法大小写

下面是Guile对

定义宏的实现。注意，它完全是用
语法case
实现的：

(define-syntax define-macro
  (lambda (x)
    "Define a defmacro."
    (syntax-case x ()
      ((_ (macro . args) doc body1 body ...)
       (string? (syntax->datum #'doc))
       #'(define-macro macro doc (lambda args body1 body ...)))
      ((_ (macro . args) body ...)
       #'(define-macro macro #f (lambda args body ...)))
      ((_ macro transformer)
       #'(define-macro macro #f transformer))
      ((_ macro doc transformer)
       (or (string? (syntax->datum #'doc))
           (not (syntax->datum #'doc)))
       #'(define-syntax macro
           (lambda (y)
             doc
             #((macro-type . defmacro)
               (defmacro-args args))
             (syntax-case y ()
               ((_ . args)
                (let ((v (syntax->datum #'args)))
                  (datum->syntax y (apply transformer v)))))))))))

Guile特别支持常见的Lisp样式的docstring，因此如果您的Scheme实现不使用docstring，那么您的
define macro
实现可能会更简单：

(define-syntax define-macro
  (lambda (x)
    (syntax-case x ()
      ((_ (macro . args) body ...)
       #'(define-macro macro (lambda args body ...)))
      ((_ macro transformer)
       #'(define-syntax macro
           (lambda (y)
             (syntax-case y ()
               ((_ . args)
                (let ((v (syntax->datum #'args)))
                  (datum->syntax y (apply transformer v)))))))))))

以下是my中的
define macro
的实现，以及Paul Graham书中的示例：

(define-syntax (define-macro x)
  (syntax-case x ()
    ((_ (name . args) . body)
      (syntax (define-macro name (lambda args . body))))
    ((_ name transformer)
      (syntax
       (define-syntax (name y)
         (syntax-case y ()
           ((_ . args)
             (datum->syntax-object
               (syntax _)
               (apply transformer
                 (syntax-object->datum (syntax args)))))))))))

(define-macro (when test . body) `(cond (,test . ,body)))

(define-macro (aif test-form then-else-forms)
  `(let ((it ,test-form))
     (if it ,then-else-forms)))

(define-macro (awhen pred? . body)
  `(aif ,pred? (begin ,@body)))

我会尽量简短——这很难，因为这通常是一个非常深刻的问题，超过了问答的平均水平。。。所以这仍然需要很长时间。我也会尽量不带偏见；尽管我是从球拍的角度来看的，但我过去一直在使用CommonLisp，而且我总是喜欢在这两个世界中使用宏（实际上在其他世界中也是如此）。它看起来不像是对你的问题的直接回答（在极端情况下，它只是“是”），但它是在比较两个系统，希望这将有助于澄清问题，尤其是对于那些不懂lisp（所有语言）的人来说，他们会问为什么这是一个大问题。我还将描述如何在“syntax case”系统中实现
defmacro
，但这只是为了让事情更清楚（因为您可以找到这样的实现，一些实现在注释和其他答案中给出）

首先，您的问题并不是多余的——它是非常合理的，而且（正如我所暗示的）是Lisp新手到Scheme和Scheme新手到Lisp遇到的事情之一

第二，非常肤浅、非常简短的回答是人们告诉您的：是的，可以在支持
语法case
的方案中实现CL的
defmacro
，并且正如预期的那样，您有多个指向此类实现的指针。相反，使用simple
defmacro
实现
syntax-case
是一个更棘手的主题，我不会谈论太多；我只想说这一点，只是重新实现
lambda
和其他绑定构造的成本非常高，这意味着它基本上是一种新语言的重新实现，如果您想使用该实现，您应该承诺使用该语言

还有一点需要澄清：人们，尤其是办事员，经常会破坏与Scheme宏相关的两件事：卫生和语法规则。问题是，在R5R中，您只有
语法规则
，这是一个非常有限的基于模式的重写系统。与其他重写系统一样，您可以天真地使用它，也可以一直使用重写来定义一种小型语言，然后使用它编写宏。有关如何完成此操作的已知解释，请参阅。虽然有可能做到这一点，但底线是这很难，你正在使用一些与你的实际语言没有直接关系的奇怪的小语言，这使得它与Scheme编程相去甚远——可能更糟糕的是，在CL中使用卫生宏实现并不是真正使用普通CL。简言之，可以只使用
语法规则
，但这主要是理论意义上的，而不是您希望在“真实”代码中使用的东西。这里的要点是，卫生并不意味着仅限于
语法规则

然而，
syntax rules
并不是作为“Scheme”宏系统设计的——它的想法是，您总是有一些“低级”宏实现，用于实现
syntax rules
，但也可以实现破坏卫生的宏——只是在特定的低级实现上没有达成一致意见。R6RS通过标准化“syntax-case”宏系统（注意，我使用“syntax-case”作为系统名称，不同于
syntax-case
，后者是它的主要亮点）。似乎是为了表明讨论仍然存在，R7RS退了一步并将其排除在外，恢复到使用
语法规则
，在低级系统上没有承诺，至少就“小型语言”而言是这样

现在，要真正理解这两个系统之间的区别，最好澄清的是它们所处理的类型之间的区别。使用
defmacro
，转换器基本上是一个函数，它接受S表达式并返回S表达式。这里的S表达式是由一系列文字类型（数字、字符串、布尔）、符号和这些类型的列表嵌套结构组成的类型。（实际使用的类型稍多于此，但这足以说明问题。）问题是，这是一个非常简单的世界：你得到的东西非常具体——你可以打印输入/输出值，这就是你所拥有的一切。请注意，这个系统使用符号来表示标识符——符号在这个意义上是非常具体的：一个
x
就是一段只有这个名称的代码，
x

然而，这种简单性是有代价的：您不能将其用于宏，因为您无法区分两个不同的标识符，这两个标识符都称为
x
。通常基于CL的
defmacro
确实有一些额外的位来补偿其中的一些。一个这样的位是
gensym
——一个用于创建不感兴趣的“新”符号的工具，因此保证与任何其他符号（包括具有相同名称的符号）不同。另一个这样的位是
&环境