如何在sbcl通用lisp中定义let绑定中的宏？

Question

我正在使用SBCL通用Lisp。我不是专家，但我想我能理解得很好，能勉强过日子。然而，我最近遇到了一个关于defmacro的奇怪问题。

为什么以下代码不编译，以及如何将其更改为编译？

(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))

当然，显而易见的答案是将defmacro置于let绑定之外。但是，由于技术原因，这对我的项目来说是非常不方便的。此外，我知道没有正当理由为什么在let绑定下定义宏应该失败。

在通用Lisp中是否明确禁止“让宏过关”？还是我漏掉了什么？

编辑：--我需求的关键是宏与其调用的函数共享相同的级别，并且后续代码不嵌套在其中。

这是因为我试图编写一个同时生成函数和宏的宏。生成的宏将调用该函数。因此，我们最终得到的结果如下。

我写了一句话：

(generate-stuff function-name)

这将决定：

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

因此，它调用的宏和函数必须位于相同的词法级别，相邻，不能为后续代码嵌套创建新的词法环境(macrolet)。

这一切都会正常工作，只是我当时恰好在let绑定中；因为所讨论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)

在我看来，只有在绑定结束后才能访问在let绑定中定义的宏，这似乎是荒谬的。在lisp中没有任何其他的行为是这样的。

Answer 1

可以使用马科勒特定义本地宏。

此外，我不知道为什么在let绑定下定义宏应该失败。

不会失败的。如果您只是编译文件或编译表达式，则在编译过程中它是不可用的。如果定义不在顶层，编译器不会使defmacro定义在编译时环境中可用。在progn内部，它将位于顶层，而不是在let内部。

记住: SBCL使用编译器将Lisp源代码编译成机器代码。它执行机器代码.

让我们看看您的例子：

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

通常，将全局宏放入LET是一种糟糕的做法，很难理解它实际上应该做什么。a结合的影响应该是什么？记住，编译器在执行之前编译代码。

让我们假设我们有SBCL和SBCL用上面的表单加载一个文件：

(load "foo.lisp")

SBCL现在做的是:读取整个表单，编译整个表单，执行整个表单。按这个顺序.

SBCL 读取的第一种形式。相当于：

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

因此，我们有数据。

下一步是SBCL 编译该代码。

• 它看到了一个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。
• 然后编译LET的主体。
• 它看到一个DEFMACRO表单:宏被展开，并被编译成机器代码。它不执行DEFMACRO。我们只是在扩充和汇编它。
• 它看到了TESTMACRO的形式:它不知道它是什么。它将其编译为对未定义函数的函数调用，并对未定义函数发出警告。

下一步是SBCL 执行编译的代码。

• 它运行已编译的LET表单，并为a创建绑定。
• 然后，它执行LET的主体。
• 它执行已编译的DEFMACRO表单:定义一个名为TESTMACRO的全局宏。
• 它执行已编译的TESTMACRO表单:函数被调用。它没有被定义。一个错误被发出信号。

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

以下是三个独立的步骤:读取时、编译时、运行时.

，让我们在REPL:中尝试一下

首先，我们是READing，形式

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

然后，我们正在编写以下表单：

* (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] 

正如预期的那样-编译器确实警告我们:函数TESTMACRO是未定义的。

如果希望SBCL编译宏表单，则必须确保在编译时该宏表单是已知的。