macros - gensym 符号如何捕获宏变量？

Question

我正在学习普通的 lisp。我编写了一个版本的 once-only 宏，它遇到了异常的变量捕获问题。

我的宏是这样的:

(defmacro my-once-only (names &body body)
  (let ((syms (mapcar #'(lambda (x) (gensym))
                      names)))
    ``(let (,,@(mapcar #'(lambda (sym name) ``(,',sym ,,name))
                      syms names))
        ,(let (,@(mapcar #'(lambda (name sym) `(,name ',sym))
                      names syms))
           ,@body))))

only-once 的规范版本是这样的:

(defmacro once-only ((&rest names) &body body)
  (let ((gensyms (loop for n in names collect (gensym))))
    `(let (,@(loop for g in gensyms collect `(,g (gensym))))
      `(let (,,@(loop for g in gensyms for n in names collect ``(,,g ,,n)))
        ,(let (,@(loop for n in names for g in gensyms collect `(,n ,g)))
           ,@body)))))

据我所知，不同之处在于规范版本使用 only-once 为宏的每次扩展生成新符号。例如:

CL-USER> (macroexpand-1 '(once-only (foo) foo))
(LET ((#:G824 (GENSYM)))
  `(LET (,`(,#:G824 ,FOO))
     ,(LET ((FOO #:G824))
        FOO)))
T
CL-USER> (macroexpand-1 '(my-once-only (foo) foo))
`(LET (,`(,'#:G825 ,FOO))
   ,(LET ((FOO '#:G825))
      FOO))
T

我的宏用于存储 foo 值的变量对于此表单的每个扩展都是相同的，在本例中为 #:G825。这类似于定义如下宏:

(defmacro identity-except-for-bar (foo)
  `(let ((bar 2))
     ,foo))

这个宏捕获了 bar，当 bar 被传递给它时，这个捕获就体现出来了，就像这样:

CL-USER> (let ((bar 1))
           (identity-except-for-bar bar))
2

但是，我想不出任何方法将 #:G825 传递给使用 my-only-once 的宏，这样它就这样中断了，因为符号gensym 返回值是唯一的，我无法在宏之外创建它的第二个副本。我假设捕获它是不需要的，否则规范版本不会费心添加额外的 gensym 层。捕获像 #:G826 这样的符号怎么会成为问题呢？请提供此捕获 list 的示例。

Answer 1

我们可以证明 my-once-only 和 once-only 之间的行为差​​异:

让我们将测试表单存储在一个变量中。

(defvar *form* '(lexalias a 0 (lexalias b (1+ a) (list a b))))

这个测试表单使用了一个名为lexalias 的宏，我们将以两种方式定义它。首先使用once-only:

(defmacro lexalias (var value &body body)
  (once-only (value)
    `(symbol-macrolet ((,var ,value))
       ,@body)))

(eval *form*) -> (0 1)

然后使用my-once-only:

(defmacro lexalias (var value &body body)
  (my-once-only (value)
    `(symbol-macrolet ((,var ,value))
       ,@body)))

(eval *form*) -> (1 1)

糟糕!问题是在 my-once-only 下，a 和 b 最终都是 symbol-macrolet 别名对于完全相同的 gensym；返回的表达式 (list a b) 最终类似于 (list #:g0025 #:g0025)。

如果您正在编写实现一次性评估的宏编写助手，您不知道调用宏的代码将如何使用该符号，其作者使用您的一次性评估工具。有两大未知数:宏的性质及其使用。

如您所见，如果您不创建新的 gensyms，它将无法在所有可能的场景中正常工作。