Macros 是什么让Lisp宏如此特殊？

阅读编程语言，人们会认为这是唯一的出路。作为一名忙碌的开发人员，在其他平台上工作，我没有使用Lisp宏的特权。作为一个想了解buzz的人，请解释是什么让这个功能如此强大

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请将此与我从Python、Java、C#或C开发的世界中所了解的内容联系起来。

您将发现一场全面的辩论

这篇文章的一个有趣的子集：

在大多数编程语言中，语法是复杂的。宏必须分解程序语法，分析它，然后重新组装它。他们无法访问程序的解析器，因此他们必须依赖启发式和最佳猜测。有时他们的降息率分析是错误的，然后他们就崩溃了

但Lisp是不同的。Lisp宏确实可以访问解析器，而且它是一个非常简单的解析器Lisp宏不是一个字符串，而是一段以列表形式准备好的源代码，因为Lisp程序的源代码不是字符串；它是一个列表。和Lisp程序非常擅长分解列表并将它们重新组合在一起。他们每天都能可靠地做到这一点

下面是一个扩展示例。Lisp有一个宏，称为“setf”，用于执行赋值。setf最简单的形式是

  (setf x whatever)

它将符号“x”的值设置为表达式“whatever”的值

Lisp也有列表；您可以使用“car”和“cdr”函数分别获取列表的第一个元素或列表的其余部分

现在，如果要用新值替换列表的第一个元素，该怎么办？有一个标准函数可以实现这一点，令人难以置信的是，它的名字甚至比“汽车”还要糟糕。它是“rplaca”。但你不必记住“rplaca”，因为你可以写作

  (setf (car somelist) whatever)

(iter (for (id name) in-clsql-query "select id, name from users" on-database *users-database*)
      (format t "User with ID of ~A has name ~A.~%" id name))

把某个人的车调好

这里真正发生的是“setf”是一个宏。在编译时，它检查它的参数，并看到第一个参数的形式是（car-SOMETHING）。它对自己说：“哦，程序员正试图设置某个东西的车。用于该车的函数是‘rplaca’。”然后它悄悄地将代码重写为：

  (rplaca somelist whatever)

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Lisp宏允许您决定何时（如果有）计算任何零件或表达式。举个简单的例子，想想C：

expr1 && expr2 && expr3 ...

这说明的是：评估

expr1

，如果是真的，评估

expr2

，等等

现在试着把这个

&&

变成一个函数。。。没错，你不能。比如说：

and(expr1, expr2, expr3)

(defmacro && (expr1 &rest exprs)
    `(if ,expr1                     ;` Warning: I have not tested
         (&& ,@exprs)               ;   this and might be wrong!
         nil))

(setvar *rows* (sql select count(*)
                      from some-table
                     where column1 = "Yes"
                       and column2 like "some%string%")

无论

expr1

是否为假，都将在生成答案之前对所有三个

expr

进行评估

使用lisp宏，您可以编写如下代码：

and(expr1, expr2, expr3)

(defmacro && (expr1 &rest exprs)
    `(if ,expr1                     ;` Warning: I have not tested
         (&& ,@exprs)               ;   this and might be wrong!
         nil))

(setvar *rows* (sql select count(*)
                      from some-table
                     where column1 = "Yes"
                       and column2 like "some%string%")

现在您有了一个

&&

，您可以像调用函数一样调用它，它不会计算您传递给它的任何表单，除非它们都是真的

要了解这是如何有用，请对比：

(&& (very-cheap-operation)
    (very-expensive-operation)
    (operation-with-serious-side-effects))

以及：

使用宏可以做的其他事情包括创建新的关键字和/或小型语言（请查看宏中的示例），将其他语言集成到lisp中，例如，您可以编写一个宏，让您可以说：

and(expr1, expr2, expr3)

(defmacro && (expr1 &rest exprs)
    `(if ,expr1                     ;` Warning: I have not tested
         (&& ,@exprs)               ;   this and might be wrong!
         nil))

(setvar *rows* (sql select count(*)
                      from some-table
                     where column1 = "Yes"
                       and column2 like "some%string%")

而这甚至都没有进入我们的生活

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希望这有帮助。

通用Lisp宏实质上扩展了代码的“语法原语”

例如，在C语言中，switch/case构造只适用于整数类型，如果要将其用于浮点或字符串，则只剩下嵌套的if语句和显式比较。也没有办法编写一个C宏来完成这项工作

但是，由于lisp宏（本质上）是一个lisp程序，它以代码片段作为输入并返回代码来替换宏的“调用”，因此您可以根据需要扩展“原语”指令集，通常最终得到一个更可读的程序

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要在C中执行同样的操作，您必须编写一个定制的预处理器，该预处理器吃掉初始（不完全是C）源代码，并吐出一些C编译器可以理解的内容。这不是一种错误的方法，但也不一定是最简单的。

lisp宏将程序片段作为输入。这个程序片段表示一个数据结构，可以按照您喜欢的任何方式进行操作和转换。最后宏输出另一个程序片段，这个片段就是在运行时执行的

C#没有宏功能，但是如果编译器将代码解析为CodeDOM树，并将其传递给方法，该方法将其转换为另一个CodeDOM，然后将其编译为IL，则会有一个等价的功能

这可以用来实现“sugar”语法，例如使用-子句、linq

select

-表达式等，为每个-语句

实现
，作为转换为底层代码的宏

如果Java有宏，则可以在Java中实现Linq语法，而无需Sun更改基础语言

下面是一段伪代码，介绍了C#中用于使用
实现
的lisp风格宏的外观：

define macro "using":
    using ($type $varname = $expression) $block
into:
    $type $varname;
    try {
       $varname = $expression;
       $block;
    } finally {
       $varname.Dispose();
    }

请考虑用C和C++在宏和模板中做什么。它们是管理重复代码的非常有用的工具，但它们受到相当严重的限制


有限的宏/模板语法限制了它们的使用。例如，您不能编写扩展为类或函数以外的内容的模板。宏和模板无法轻松维护内部数据
复杂的、非常不规则的C和C++语法使得很难编写非常通用的宏。

Lisp和Lisp宏解决了这些问题


Lisp宏是用Lisp编写的。您可以使用Lisp编写宏
Lisp有一个非常规则的语法

请与精通C++的人交谈，并询问他们花了多长时间学习模板模板编程所需的模板。或是所有疯狂的把戏(
(setq2 x y (+ z 3))

(defmacro working-timer (b) 
  (let (
        (start (get-universal-time))
        (result (eval b))) ;; not splicing here to keep stuff simple
    ((- (get-universal-time) start))))

(defun my-broken-timer (b)
  (let (
        (start (get-universal-time))
        (result (eval b)))    ;; doesn't even need eval
    ((- (get-universal-time) start))))

(working-timer (sleep 10)) => 10

(broken-timer (sleep 10)) => 0