Question

这个宏的递归定义可以实现它的应用（将整数从1加到n）：

(defmacro sum-int-seq (n)
  `(cond
     ((equal 0 ,n) 0)
     (t (+ ,n (sum-int-seq (- ,n 1))))))

例如(sum-int-seq 5)给出15。

但为什么会这样呢？当宏扩展时，我得到了这个：

(macroexpand '(sum-int-seq 5))
(IF (EQUAL 0 5) 0 (+ 5 (SUM-INT-SEQ (- 5 1))))

但是因为sum-int-seq是一个宏，所以宏评估应该变成一个无限循环。编译器是否创建了递归函数？如果这个定义创建了一个递归函数，有没有办法以递归方式定义宏？

（为简洁起见，这是一个愚蠢的例子，一个功能当然会更好地为此工作）

Answer 1

您的示例不起作用。

它可能在翻译中起作用。但是使用编译器，你会在编译过程中看到无限循环。

CL-USER 23 > (defun test (foo)
                (sum-int-seq 5))
TEST

让我们使用LispWorks解释器：

CL-USER 24 > (test :foo)
15

让我们尝试编译函数：

CL-USER 25 > (compile 'test)

Stack overflow (stack size 15997).
  1 (continue) Extend stack by 50%.
  2 Extend stack by 300%.
  3 (abort) Return to level 0.
  4 Return to top loop level 0.

Type :b for backtrace or :c <option number> to proceed.
Type :bug-form "<subject>" for a bug report template or :? for other options.

那么，现在接下来的问题是：为什么它在解释器中有效，但是编译器无法编译它？

好的，我会解释一下。

让我们先看看口译员。

它看到(sum-int-seq 5)。
它将宏扩展到(COND ((EQUAL 0 5) 0) (T (+ 5 (SUM-INT-SEQ (- 5 1)))))。
然后评估上面的表格。它确定需要计算(+ 5 (SUM-INT-SEQ (- 5 1)))。为此，它需要宏扩展(SUM-INT-SEQ (- 5 1))。
最终会扩展为类似(cond ((EQUAL 0 (- (- (- (- (- 5 1) 1) 1) 1) 1)) 0) ...的内容。然后返回0并且计算可以使用此结果并将其他术语添加到其中。

解释器获取代码，评估它的内容，并在必要时进行宏扩展。然后评估生成的代码或宏扩展。等等。

现在让我们看一下编译器。

它看到（sum-int-seq 5）并将其扩展为(COND ((EQUAL 0 5) 0) (T (+ 5 (SUM-INT-SEQ (- 5 1)))))。
现在宏扩展将在子表单上完成。
编译器将宏扩展(SUM-INT-SEQ (- 5 1))。请注意，代码永远不会被评估，只会被扩展。
编译器将宏扩展(SUM-INT-SEQ (- (- 5 1) 1))等等。最后你会看到堆栈溢出。

编译器遍历（递归编译/扩展）代码。它可能不会执行代码（除非它进行优化或宏实际上明确地评估它）。

对于递归宏，您需要实际倒计时。如果你在宏内部进行评估，那么像(sum-int-seq 5)这样的东西就可以了。但对于(defun foo (n) (sum-int-seq n))，这是没有希望的，因为编译器不知道n的值是什么。

Answer 2

要添加的另一件事：在您的示例中，宏内部sum-int-seq的出现位于带引号的表达式中，因此在评估宏时不会扩展它。在调用宏之前，它只是数据。并且因为它嵌套在cond内，所以在运行时内部宏仅在条件为真时被调用，与常规函数中的相同。

Answer 3

扩展宏会生成Lisp代码，然后对其进行评估。调用函数会将执行流转移到预先存在的lisp代码的副本，然后运行该代码。除此之外，两者非常相似，并且递归以相同的方式工作。特别是，宏扩展停止的原因与正确写入的递归函数停止的原因相同：因为存在终止条件，并且已经写入了一个调用和下一个调用之间的转换，以便实际达到此条件。如果没有达到，宏扩展将进入一个循环，就像一个不正确编写的递归函数。

Answer 4

对于我想补充的Kilan的答案，macroexpand不必生成表单中所有宏的完全扩展，直到没有宏为止:)如果你看{{3} }，你会看到它评估整个表单，直到它不是一个宏（在你的情况下它停在if）。在编译期间，所有宏都会被扩展，就好像macroexpand被应用于源树的每个元素，而不仅仅是它的根。

Answer 5

这是一个有效的实现：

(defmacro sum-int-seq (n)
  (cond
     ((equal 0 n) `0)
     (t `(+ ,n (sum-int-seq ,(- n 1))))))

可以编写一个递归宏，但是（如上所述），扩展必须能够在编译时达到基本情况。因此，在编译时必须知道传递给宏的所有参数的值。

(sum-int-seq 5)

工作，但

(sum-int-seq n)

没有。

如何评估递归宏定义

5 个答案: