支持宏的语言如何跟踪调试的源代码？

Question

这是一个关于宏的理论问题（我认为）。我知道宏可以获取源代码并生成目标代码而无需对其进行评估，从而使程序员能够创建更多功能的语法结构。如果我必须对这两个宏系统进行分类，我会说有“C风格”宏和“Lisp风格”宏。

调试宏似乎有点棘手，因为在运行时，实际运行的代码与源代码不同。

调试器如何根据预处理的源代码跟踪程序的执行情况？是否有特殊的“调试模式”必须设置为捕获有关宏的额外数据？

在C中，我可以理解你为调试设置了一个编译时开关，但是解释语言（如某些形式的Lisp）会如何做呢？

为不尝试这一点道歉，但是lisp工具链需要的时间比我花费的时间要长。

Answer 1

我不认为“C风格”和“Lisp风格”宏在编译方式上存在根本区别。两者都在编译器正确看到它之前转换源。最大的区别在于C的宏使用C预处理器（一种较弱的辅助语言，主要用于简单的字符串替换），而Lisp的宏是用Lisp本身编写的（因此可以做任何事情）。

（顺便说一下：我有一段时间没见过一个非编译的Lisp ...当然不是世纪之交。但是如果有的话，被解释似乎会让宏调试问题更容易，不是更难，因为你有更多的信息。）

我同意Michael的观点：我还没有看到C的调试器处理宏。在发生任何事情之前，使用宏的代码会被转换。 "debug" mode for compiling C code通常只意味着存储functions, types, variables, filenames, and such - 我认为它们中没有任何存储有关宏的信息。

• 用于调试使用的程序 宏，Lisp几乎是一样的 在这里作为C：你的调试器看到了 编译代码，而不是宏 应用。通常是宏 保持简单，并调试 使用前独立，避免 需要这个，就像C。

• 用于调试宏 自己，在你去某处使用它之前，Lisp确实有功能 这使得这比C更容易， 例如，repl和 macroexpand-1（虽然在C中 显然有办法 macroexpand整个文件，完全，在 一旦）。你可以看到 宏观扩张之前和之后， 在你的编辑中，当你写作时 它

我记不起任何时候遇到调试进入宏定义本身会很有用的情况。要么它是宏定义中的一个错误，在这种情况下macroexpand-1立即隔离问题，或者它是一个下面的错误，在这种情况下，正常的调试工具工作正常，我不在乎两个之间发生宏扩展我的电话堆栈的框架。

Answer 2

在LispWorks中，开发人员可以使用Stepper tool。

LispWorks提供了一个步进器，可以逐步完成整个macro expansion process。

Answer 3

您应该真正研究Racket对使用宏调试代码的支持。肯提到，这种支持有两个方面。一方面存在调试宏的问题：在Common Lisp中，最好的方法是手动扩展宏窗体。对于CPP，情况类似但更原始 - 您只通过CPP扩展运行代码并检查结果。但是，对于更多涉及的宏来说，这两者都是不够的，这就是在Racket中拥有macro debugger的动机 - 它会逐个显示语法扩展步骤，并为绑定等事项提供额外的基于gui的指示标识符等。

在使用宏的一面，Racket一直比其他Scheme和Lisp实现更先进。这个想法是每个表达式（作为语法对象）是代码加上包含其源位置的附加数据。这种方式当一个表单是一个宏时，具有来自宏的部分的扩展代码将具有正确的源位置 - 从宏的定义而不是从其使用（表单实际上不存在）。一些Scheme和Lisp实现将使用子表单的标识实现对此的限制，如dmitry-vk所述。

Answer 4

我不知道lisp宏（我怀疑它可能与C宏完全不同）或调试，但很多 - 可能是大多数 - C / C ++调试器不能很好地处理C预处理器宏的源代码级调试。

通常，C / C ++调试器不会“进入”宏定义。如果宏扩展为多个语句，那么调试器通常只会停留在每个调试器“步骤”操作的同一源代码行（调用宏的位置）。

这可能会使调试宏比其他情况下更加痛苦 - 这是在C / C ++中避免使用它们的另一个原因。如果一个宏以一种真正神秘的方式行为不端，我将进入汇编模式进行调试或扩展宏（手动或使用编译器的开关）。你必须走到这个极端是非常罕见的;如果您正在编写那些复杂的宏，那么您可能采取了错误的方法。

Answer 5

通常在C源代码级调试中具有行粒度（“next”命令）或指令级粒度（“step into”）。宏处理器在处理源中插入特殊指令，允许编译器将编译的CPU指令序列映射到源代码行。

在Lisp中，宏和编译器之间不存在跟踪源代码到编译代码映射的约定，因此在源代码中并不总是可以单步执行。

明显的选择是在宏扩展代码中单步执行。编译器已经看到最终的，扩展的代码版本，并且可以跟踪源代码到机器代码映射。

其他选项是使用操作期间lisp表达式具有标识的事实。如果宏很简单，只是解构并将代码粘贴到模板中，那么扩展代码的某些表达式（与EQ比较相同）与从源代码读取的表达式相同。在这种情况下，编译器可以将一些表达式从扩展代码映射到源代码。

Answer 6

简单的答案是它很复杂;-)有几个不同的东西有助于调试程序，甚至更多用于跟踪宏。

在C和C ++中，预处理器用于扩展宏并包含在实际的源代码中。使用#line指令在此扩展的源文件中跟踪原始文件名和行号。

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/b5w2czay(VS.80).aspx

在启用调试的情况下编译C或C ++程序时，汇编程序会在目标文件中生成跟踪源行，符号名称，类型描述符等的附加信息。

http://sources.redhat.com/gdb/onlinedocs/stabs.html

操作系统具有使调试器可以附加到进程并控制进程执行的功能;暂停，单步等等。

当调试器附加到程序时，它会通过在调试信息中查找程序地址的含义，将进程堆栈和程序计数器转换回符号形式。

动态语言通常在虚拟机中执行，无论是解释器还是字节码VM。 VM提供挂钩以允许调试器控制程序流并检查程序状态。