SBCL中的奇怪的宏扩展错误

时间:2018-04-11 12:25:29

标签: macros lisp common-lisp sbcl quote

我想在Lisp中使用SBCL 1.3.3为Windows x86_64编写斐波那契数字计算函数fib。使用延迟计算以避免重复。到目前为止,工作代码是:

(defvar *fibs* (make-hash-table))

(defun get-value (idx)
  (if (functionp (gethash idx *fibs*))
    (setf (gethash idx *fibs*)
      (funcall (gethash idx *fibs*)))
    (gethash idx *fibs*)))

(defun fib (n)
  (loop for i from 0 below n
    if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
    else do (setf (gethash i *fibs*)
      (eval `(lambda () (+ (get-value ,(- i 2))
                           (get-value ,(- i 1)))))))
  (get-value (- n 1)))

现在,我不想在eval内拨打fib,所以我在这里介绍一下宏:

(defvar *fibs* (make-hash-table))

(defun get-value (idx)
  (if (functionp (gethash idx *fibs*))
    (setf (gethash idx *fibs*)
      (funcall (gethash idx *fibs*)))
    (gethash idx *fibs*)))

(defmacro code-for (idx)
  `(lambda () (+ (get-value ,(- idx 2))
                 (get-value ,(- idx 1)))))

(defun fib (n)
  (loop for i from 0 below n
    if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
    else do (setf (gethash i *fibs*) (code-for i)))
  (get-value (- n 1)))

但它说:

; in: DEFUN FIB
;     (CODE-FOR I)
; 
; caught ERROR:
;   during macroexpansion of (CODE-FOR I). Use *BREAK-ON-SIGNALS* to intercept.
;   
;    Argument X is not a NUMBER: I
; 
; compilation unit finished
;   caught 1 ERROR condition

这很奇怪:代码中没有参数XI总是用作整数。

经过一些研究,我发现宏code-for内有loop的宏观扩展,而code-for收到i作为符号(?)而不是号码,这就是抱怨。不过,我不知道为什么代码错了,或者如何改进它。

编辑12.04.2018。

正如tfb所指出的,解决问题的最佳方法取决于问题所在。整个问题是向学生解释什么是懒惰评估,如何在Lisp中完成以及为什么可能需要它。 Fibonacci数不是这个例子的主要目标。

coredump显示了问题的根本原因(宏扩展)及其解决方案(i的额外绑定)。不幸的是,这使得所有代码都不适合展示,因为有太多额外的解释。所以我最后通过递归更改loop

(defvar *fibs* (make-hash-table))

(defun get-value (idx)
  (if (functionp (gethash idx *fibs*))
    (setf (gethash idx *fibs*)
      (funcall (gethash idx *fibs*)))
    (gethash idx *fibs*)))

(defun fib (n &optional (i (- n 1)))
  (if (< i 2) (setf (gethash i *fibs*) 1)
    (setf (gethash i *fibs*)
      (lambda () (+ (get-value (- i 2))
                    (get-value (- i 1))))))
  (if (zerop i) (get-value (- n 1))
    (fib n (- i 1))))

2 个答案:

答案 0 :(得分:3)

[注意coredump的回答解释了你的宏有什么问题:我专注于该函数的错误以及更好的解决问题的方法。]

我不确定您认为在这里需要EVAL的原因或宏:您可以使用LAMBDA创建一个函数。以下是您的代码的一个版本:

(defvar *fibs* (make-hash-table))

(defun get-value (idx &optional (default nil))
  ;; return the value and whether it was there.  If it's a function,
  ;; call it and stash the result
  (multiple-value-bind (got presentp)
      (gethash idx *fibs* default)
    (values
     (typecase got
       (function (setf (gethash idx *fibs*)
                       (funcall got)))
       (t got))
     presentp)))

(defun fib (n)
  (loop for i from 0 below n
        if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
        else do (setf (gethash i *fibs*)
                      (let ((i i))
                        ;; rebind I as we don't want to depend on whatever
                        ;; LOOP does, which probably is mutate a single
                        ;; binding of I
                        (lambda () (+ (get-value (- i 2))
                                      (get-value (- i 1)))))))
  ;; just return the first value as we know the second will be T, and
  ;; it's not interesting
  (values (get-value (- n 1))))

但这是一种相当严峻的方法。相反,您可以使用如下所示的显式记忆函数:

(defun fibonacci (n)
  ;; an explicitly-memoized version of the Fibonacci function
  (let ((memo (make-hash-table :test #'eql)))
    (labels ((fib (m)
               (cond
                ((< m 1)
                 (error "defined on naturals (excluding 0)"))
                ((< m 3)
                 1)
                (t
                 (multiple-value-bind (v p) (gethash m memo)
                   (if p
                       v
                     (setf (gethash m memo) (+ (fib (- m 1))
                                                (fib (- m 2))))))))))
      (fib n))))

更好的是,定义一个允许你记忆任何功能的宏:那里有一些包可以让你这样做,虽然我不确定它们是什么(一个是由于我,但我不确定没有更好的,或者实际上现在找到我的那个!)

答案 1 :(得分:2)

为什么你的宏失败

以下是code-for看到的内容:

(code-for i)

第一个参数是符号i。但是,您尝试在宏展开期间使用此符号执行算术运算。这失败了。

  

现在,我不想在内部调用eval,所以我介绍了宏

这通常是宏的错误用法。所有宏操作都是代码,无法知道 runtime 值等于什么。

eval和宏都不是必需的

您可以轻松构建闭包:

(lambda () (+ (get-value (- i 2))
              (get-value (- i 1))))

这里唯一的问题是lambda关闭的i正在被循环变异。当你最终调用闭包时,它的值将是不同的。你必须建立一个新的绑定:

(let ((i i)) (lambda ...))