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macros - 如何在 sbcl common lisp 的 let 绑定中定义（defmacro）宏？

问题描述

我正在使用SBCL Common Lisp。我不是专家，但我喜欢认为我理解它足以应付。但是，我最近遇到了一个奇怪的问题defmacro。

为什么以下代码无法编译，如何更改它以使其编译？

(let ((a nil))
  (defmacro testmacro ())
  (testmacro))

错误是：

Unhandled UNDEFINED-FUNCTION in thread #<SB-THREAD:THREAD "main thread" RUNNING
                                          {100399C9A3}>:
  The function COMMON-LISP-USER::TESTMACRO is undefined.

Backtrace for: #<SB-THREAD:THREAD "main thread" RUNNING {100399C9A3}>
0: ((LAMBDA NIL :IN SB-DEBUG::FUNCALL-WITH-DEBUG-IO-SYNTAX))
1: (SB-IMPL::CALL-WITH-SANE-IO-SYNTAX #<CLOSURE (LAMBDA NIL :IN SB-DEBUG::FUNCALL-WITH-DEBUG-IO-SYNTAX) {1003A0EA8B}>)
2: (SB-IMPL::%WITH-STANDARD-IO-SYNTAX #<CLOSURE (LAMBDA NIL :IN SB-DEBUG::FUNCALL-WITH-DEBUG-IO-SYNTAX) {1003A0EA5B}>)
3: (PRINT-BACKTRACE :STREAM #<SB-SYS:FD-STREAM for "standard error" {10039A22B3}> :START 0 :FROM :INTERRUPTED-FRAME :COUNT NIL :PRINT-THREAD T :PRINT-FRAME-SOURCE NIL :METHOD-FRAME-STYLE NIL)
4: (SB-DEBUG::DEBUGGER-DISABLED-HOOK #<UNDEFINED-FUNCTION TESTMACRO {1003A0C193}> #<unavailable argument>)
5: (SB-DEBUG::RUN-HOOK *INVOKE-DEBUGGER-HOOK* #<UNDEFINED-FUNCTION TESTMACRO {1003A0C193}>)
6: (INVOKE-DEBUGGER #<UNDEFINED-FUNCTION TESTMACRO {1003A0C193}>)
7: (ERROR UNDEFINED-FUNCTION :NAME TESTMACRO)
8: ((LAMBDA (&REST SB-C::ARGS) :IN SB-C::INSTALL-GUARD-FUNCTION))
9: (SB-INT:SIMPLE-EVAL-IN-LEXENV (LET ((A NIL)) (DEFMACRO TESTMACRO NIL) (TESTMACRO)) #<NULL-LEXENV>)
10: (EVAL-TLF (LET ((A NIL)) (DEFMACRO TESTMACRO NIL) (TESTMACRO)) 0 NIL)
11: ((LABELS SB-FASL::EVAL-FORM :IN SB-INT:LOAD-AS-SOURCE) (LET ((A NIL)) (DEFMACRO TESTMACRO NIL) (TESTMACRO)) 0)
12: ((LAMBDA (SB-KERNEL:FORM &KEY :CURRENT-INDEX &ALLOW-OTHER-KEYS) :IN SB-INT:LOAD-AS-SOURCE) (LET ((A NIL)) (DEFMACRO TESTMACRO NIL) (TESTMACRO)) :CURRENT-INDEX 0)
13: (SB-C::%DO-FORMS-FROM-INFO #<CLOSURE (LAMBDA (SB-KERNEL:FORM &KEY :CURRENT-INDEX &ALLOW-OTHER-KEYS) :IN SB-INT:LOAD-AS-SOURCE) {10039B19FB}> #<SB-C::SOURCE-INFO {10039B19B3}> SB-C::INPUT-ERROR-IN-LOAD)
14: (SB-INT:LOAD-AS-SOURCE #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /mnt/nas-data/Documents/Projects/SHARED PROJECTS - EVAN/pkcmd-lx/temp.lisp" {10039A5103}> :VERBOSE NIL :PRINT NIL :CONTEXT "loading")
15: ((FLET SB-FASL::LOAD-STREAM :IN LOAD) #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /mnt/nas-data/Documents/Projects/SHARED PROJECTS - EVAN/pkcmd-lx/temp.lisp" {10039A5103}> NIL)
16: (LOAD #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /mnt/nas-data/Documents/Projects/SHARED PROJECTS - EVAN/pkcmd-lx/temp.lisp" {10039A5103}> :VERBOSE NIL :PRINT NIL :IF-DOES-NOT-EXIST T :EXTERNAL-FORMAT :DEFAULT)
17: ((FLET SB-IMPL::LOAD-SCRIPT :IN SB-IMPL::PROCESS-SCRIPT) #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /mnt/nas-data/Documents/Projects/SHARED PROJECTS - EVAN/pkcmd-lx/temp.lisp" {10039A5103}>)
18: ((FLET #:WITHOUT-INTERRUPTS-BODY-146 :IN SB-IMPL::PROCESS-SCRIPT))
19: (SB-IMPL::PROCESS-SCRIPT "temp.lisp")
20: (SB-IMPL::TOPLEVEL-INIT)
21: ((FLET #:WITHOUT-INTERRUPTS-BODY-82 :IN SAVE-LISP-AND-DIE))
22: ((LABELS SB-IMPL::RESTART-LISP :IN SAVE-LISP-AND-DIE))

显而易见的答案当然是放在装订的defmacro外面。let但是，由于技术原因，这对我的项目来说非常不方便。此外，我不知道为什么let在绑定下定义宏会失败。

Common Lisp 中是否明确禁止“放过宏”？还是我错过了什么？

编辑：我要求的关键是宏与其调用的函数共享同一级别，并且后续代码不嵌套在其中。

这是因为我正在尝试编写一个同时生成函数和宏的宏。生成的宏将调用该函数。所以我们最终得到如下的结果。

我写了这样一行：

(generate-stuff function-name)

这解决了：

(defun function-name-1 () ...)
(defmacro function-name (&rest args)
   `(function-name-1 ,@args)

因此宏和它调用的函数必须在同一个词法级别，彼此相邻，并且不能macrolet为后续代码嵌套创建新的词法环境（）。

这一切都可以正常工作，只是我当时恰好在一个let绑定范围内；因为有问题的函数必须引用此绑定中的变量。

请注意，可以从绑定外部访问宏：

(let ...)
   (defmacro my-macro ...)

(my-macro)

let对我来说，在绑定中定义的宏只能在绑定结束后才能访问，这似乎很荒谬。lisp 中没有其他的行为是这样的。

标签： macroscommon-lispsbcl

解决方案

本地宏可以用MACROLET定义。

此外，我不知道为什么在 let 绑定下定义宏会失败。

它不会失败。如果您只是编译文件或编译表达式，它在编译时不可用。defmacro如果定义不在顶层，编译器不会在编译时环境中提供定义。在 a 内部progn它将处于顶层，但不在 a 内部let。

请记住：SBCL 使用编译器将 Lisp 源代码编译为机器代码。它执行机器代码。

让我们看看你的例子：

(let ((a nil))
  (defmacro testmacro ())
  (testmacro))

通常将全局宏放入 LET 是不好的做法，而且很难理解它实际上应该做什么。绑定的影响应该a是什么？请记住，编译器在执行之前编译代码。

假设我们有 SBCL 并且 SBCL 使用上述格式加载文件：

(load "foo.lisp")

SBCL 现在可以：读取整个表单，编译整个表单，执行整个表单。以该顺序。

SBCL读取第一个表格。相当于：

CL-USER 155 > (read-from-string "(let ((a nil))
                                   (defmacro testmacro ())
                                   (testmacro))")
(LET ((A NIL)) (DEFMACRO TESTMACRO NIL) (TESTMACRO))

这样我们就有了数据。

下一步是 SBCL编译该代码。

  • 它看到一个 LET 表达式。它为 LET 绑定创建代码。它不执行 LET。我们只是在编译它。
  • 然后它编译 LET 的主体
  • 它看到一个 DEFMACRO 形式：宏被扩展并被编译为机器代码。它不执行 DEFMACRO。我们只是在扩展和编译它。
  • 它看到一个 TESTMACRO 形式：它不知道它是什么。它将它编译为对未定义函数的函数调用并警告未定义函数

下一步是SBCL执行编译后的代码

  • 它运行已编译的 LET 表单并为a
  • 然后它执行 LET 的主体
  • 它执行编译后的 DEFMACRO 形式：一个名为的全局宏TESTMACRO被定义
  • 它执行编译后的 TESTMACRO 形式：函数被调用。它没有定义。发出错误信号。

这都是合乎逻辑的，绝不是absurd。SBCL 首先读取 LET，然后将 LET 编译为机器码，然后运行机器码。

这是三个独立的步骤：读取时、编译时、运行时。

让我们在 REPL 中尝试一下：

首先，我们正在阅读表格

* (read-from-string "(let ((a nil))
                       (defmacro testmacro ())
                       (testmacro))")
(LET ((A NIL))
  (DEFMACRO TESTMACRO ())
  (TESTMACRO))
129

然后我们正在编译表格：

* (compile nil `(lambda () ,*))
; in: LAMBDA ()
;     (LET ((A NIL))
;       (DEFMACRO TESTMACRO ())
;       (TESTMACRO))
; 
; caught STYLE-WARNING:
;   The variable A is defined but never used.
; in: LAMBDA ()
;     (TESTMACRO)
; 
; caught STYLE-WARNING:
;   undefined function: COMMON-LISP-USER::TESTMACRO
; 
; compilation unit finished
;   Undefined function:
;     TESTMACRO
;   caught 2 STYLE-WARNING conditions
#<FUNCTION (LAMBDA ()) {226B025B}>
T
NIL

你可以看到 SBCL 告诉我们一些问题。TESTMACRO是未定义的。

现在我们运行代码：

* (funcall *)
STYLE-WARNING:
   TESTMACRO is being redefined as a macro when it was previously assumed to be a function.

debugger invoked on a UNDEFINED-FUNCTION in thread
#<THREAD "main thread" RUNNING {10004F84C3}>:
  The function COMMON-LISP-USER::TESTMACRO is undefined.

Type HELP for debugger help, or (SB-EXT:EXIT) to exit from SBCL.

restarts (invokable by number or by possibly-abbreviated name):
  0: [CONTINUE      ] Retry calling TESTMACRO.
  1: [USE-VALUE     ] Call specified function.
  2: [RETURN-VALUE  ] Return specified values.
  3: [RETURN-NOTHING] Return zero values.
  4: [ABORT         ] Exit debugger, returning to top level.

("undefined function")
0]

正如所料 - 编译器确实警告我们：函数TESTMACRO未定义。

如果您希望 SBCL 编译宏形式，则必须确保宏形式在编译时是已知的。

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