macros - Lisp 宏找不到适用的功能

Question

给定宏:

(defclass sample-class ()
  ((slot-1  :accessor slot-1
            :initform "sample slot")))

(defvar *sample-instance*(make-instance 'sample-class))

(defmacro sample-macro (p)
  `(if (typep ,p 'sample-class)
      (progn
         (print "evaluated")
         (print ,(slot-1 p)))))

(sample-macro *sample-instance*)

我很困惑为什么这是错误输出

Execution of a form compiled with errors.
Form:
  (SAMPLE-MACRO *SAMPLE-INSTANCE*)
Compile-time error:
  (during macroexpansion of (SAMPLE-MACRO *SAMPLE-INSTANCE*))
There is no applicable method for the generic function
  #<STANDARD-GENERIC-FUNCTION COMMON-LISP-USER::SLOT-1 (1)>
when called with arguments
  (*SAMPLE-INSTANCE*).
See also:
  The ANSI Standard, Section 7.6.6
   [Condition of type SB-INT:COMPILED-PROGRAM-ERROR]

宏不应该在过程中扩展和评估s-form吗？为什么读者找不到通用函数 slot-1？

Answer 1

我认为您对宏的作用感到困惑。宏是源代码 的转换。因此，请考虑当系统尝试扩展宏形式 (sample-macro *sample-instance*) 时会发生什么。在宏展开时，p 是符号 *sample-instance*:一段源代码的表示。

现在，看看宏主体中的反引号形式:其中有 ,(slot-1 p):这将尝试调用 slot-1 在 p 绑定(bind)到的任何地方，这是一个符号。然后这会失败，结果宏展开失败。

好吧，你可以用一种看起来很明显的方式“修复”这个问题:

(defmacro sample-macro (p)
  `(if (typep ,p 'sample-class)
      (progn
        (print "evaluated")
        (print (slot-1 ,p)))))

这似乎有效。使用宏展开示踪剂:

(sample-macro *sample-instance*)
 -> (if (typep *sample-instance* 'sample-class)
        (progn (print "evaluated") (print (slot-1 *sample-instance*))))

如果您使用宏，它就会“起作用”。除了它根本不起作用:考虑这种形式:(sample-macro (make-instance 'sample-class)):好吧，让我们使用宏跟踪器看一下:

(sample-macro (make-instance 'sample-class))
 -> (if (typep (make-instance 'sample-class) 'sample-class)
        (progn
          (print "evaluated")
          (print (slot-1 (make-instance 'sample-class)))))

哦，亲爱的。

所以我们可以像这样重写宏来解决这个问题:

(defmacro sample-macro (p)
  `(let ((it ,p))
     (if (typep it 'sample-class)
      (progn
        (print "evaluated")
        (print (slot-1 it)))

现在

(sample-macro (make-instance 'sample-class))
 -> (let ((it (make-instance 'sample-class)))
      (if (typep it 'sample-class)
          (progn (print "evaluated") (print (slot-1 it)))))

哪个更好。在这种情况下，它甚至是安全的，但在绝大多数情况下，我们需要为我称之为 it 的东西使用 gensym:

(defmacro sample-macro (p)
  (let ((itn (make-symbol "IT")))       ;not needed for this macro
    `(let ((,itn ,p))
       (if (typep ,itn 'sample-class)
           (progn
             (print "evaluated")
             (print (slot-1 ,itn)))))))

现在:

(sample-macro (make-instance 'sample-class))
 -> (let ((#:it (make-instance 'sample-class)))
      (if (typep #:it 'sample-class)
          (progn (print "evaluated") (print (slot-1 #:it)))))

所以这个(实际上它的以前版本也是如此)终于可以工作了。

等等，等等。我们所做的是将这个东西变成:

• 将其参数的值绑定(bind)到一个变量；
• 并使用该绑定(bind)评估一些代码。

有一个名称可以用来表示执行此操作的东西，这个名称就是函数。

(defun not-sample-macro-any-more (it)
  (if (typep it 'sample-class)
      (progn
        (print "evaluated")
        (print (slot-1 it)))))

这完成了 sample-macro 的工作版本所做的一切，但没有所有不必要的复杂性。

好吧，它没有做一件事:它没有内联扩展，也许这意味着它可能会慢一点。

好吧，在以煤为燃料的 Lisp 时代，这是一个真正的问题。烧煤的 Lisp 系统有原始的编译器，由木屑和木屑制成，并在速度非常慢的计算机上运行。所以人们会写一些在语义上应该作为宏函数的东西，这样木头编译器就会内联代码。有时这甚至是值得的。

但现在我们有了先进的编译器(虽然可能仍然主要由木屑和木屑制成)，我们可以说出我们的实际意思:

(declaim (inline not-sample-macro-any-more))

(defun not-sample-macro-any-more (it)
  (if (typep it 'sample-class)
      (progn
        (print "evaluated")
        (print (slot-1 it)))))

现在您可以确信 not-sample-macro-any-more 将被内联编译。

在这种情况下更好(但代价是几乎肯定没有内联的东西):

(defgeneric not-even-slightly-sample-macro (it)
  (:method (it)
   (declare (ignore it))
   nil))

(defmethod not-even-slightly-sample-macro ((it sample-class))
  (print "evaluated")
  (print (slot-1 it)))

所以这里的总结是:

将宏用于其用途，即转换源代码。如果您不想这样做，请使用函数。如果您确定调用函数的行为占用了大量时间，则考虑将它们声明为内联以避免这种情况。