15.1 简介
本章中,我会讲解如何自定义语法。用户定义语法称作宏(Macro)。Lisp/Scheme中的宏比C语言中的宏更加强大。宏可以使你的程序优美而紧凑。
宏是代码的变换。代码在被求值或编译前进行变换,and the procedure continues as if the transformed codes are written from the beginning.
你可以在Scheme中通过用符合R5RS规范的syntax-rules
轻易地定义简单宏,相比之下,在Common Lisp中自定义语法就复杂多了。使用syntax-rules
可以直接定义宏而不用担心变量的捕获(Variable Capture)。On the other hand, defining complicated macros that cannot be defined using the syntax-rules is more difficult than that of the Common Lisp.
15.2 实例:简单宏
我将以一个简单的宏作为例子。
[代码片段 1] 一个将变量赋值为’()的宏
(define-syntax nil!
(syntax-rules ()
((_ x)
(set! x "()))))
syntax-reuls
的第二个参数由是变换前表达式构成的表。_
代表宏的名字。简言之,代码片段1表示表达式(nil! x)
会变换为(set! x "())
.
这类过程不能通过函数来实现,这是因为函数的闭包性质限制它不能影响外部变量。让我们来用函数实现代码片段1,并观察效果。
(define (f-nil! x)
(set! x "()))
(define a 1)
;Value: a
(f-nil! a)
;Value: 1
a
;Value: 1 ; the value of a dose not change
(nil! a)
;Value: 1
a
;Value: () ; a becomes "()
我会演示另外一个例子。我们编写宏when
,其语义为:当谓词求值为真时,求值相应语句。
(define-syntax when
(syntax-rules ()
((_ pred b1 ...)
(if pred (begin b1 ...)))))
代码片段2中的...
代表了任意多个数的表达式(包括0个表达式)。代码片段2揭示了诸如表达式(when pred b1 ...)
会变换为(if pred (begin b1 ...))
。
由于这个宏是将表达式变换为if
特殊形式,因此它不能使用函数来实现。下面的例子演示了如何使用when
。
(let ((i 0))
(when (= i 0)
(display "i == 0")
(newline)))
i == 0
;Unspecified return value
我会演示两个实宏:while
和for
。只要谓词部分求值为真,while
就会对语句体求值。而数字在指定的范围中,for
就会对语句体求值。
(define-syntax while
(syntax-rules ()
((_ pred b1 ...)
(let loop () (when pred b1 ... (loop))))))
(define-syntax for
(syntax-rules ()
((_ (i from to) b1 ...)
(let loop((i from))
(when (< i to)
b1 ...
(loop (1+ i)))))))
下面演示了如何实用它们:
define-syntax while
(syntax-rules ()
((_ pred b1 ...)
(let loop () (when pred b1 ... (loop))))))
(define-syntax for
(syntax-rules ()
((_ (i from to) b1 ...)
(let loop((i from))
(when (< i to)
b1 ...
(loop (1+ i)))))))
练习1
编写一个宏,其语义为:当谓词求值为假时执行相应的表达式。(语义与
when
相对)