Использование __slots__?

Макросы делают преобразования кода

Макрос преобразует исходный код. Леневой оценки нет. Представьте, что теперь вы можете писать функции, которые преобразуют произвольный код в произвольный код.

Очень простые преобразования кода

Создание простых языковых конструкций также является очень простым примером. Рассмотрим ваш пример открытия файла:

(with-open-file (stream file :direction :input)
  (do-something stream))

vs.

(call-with-stream (function do-something)
                  file
                  :direction :input)

Что дает мне макрос, это немного другой синтаксис и структура кода.

Встроенный язык: расширенные конструкции итераций

Далее рассмотрим несколько другой пример:

(loop for i from 10 below 20 collect (sqr i))

vs.

(collect-for 10 20 (function sqr))

Мы можем определить функцию COLLECT-FOR, который делает то же самое для простого цикла и имеет переменные для начала, конца и функции шага.

Но LOOP предоставляет новый язык. Макрос LOOP является компилятором для этого языка. Этот компилятор может выполнить LOOP конкретные оптимизации и также может проверить синтаксис во время компиляции для этого нового языка. Еще более мощный макрос цикла ITERATE. Эти мощные инструменты на уровне языка теперь могут быть написаны как библиотеки без какой-либо специальной поддержки компилятора.

Прогулка по дереву кода в макросе и внесение изменений

Следующий еще один простой пример:

(with-slots (age name) some-person
  (print name)
  (princ " "
  (princ age))

vs. что-то похожее:

(flet ((age (person) (slot-value person 'age))
       (name (person) (slot-value person 'name)))
   (print (name))
   (princ " ")
   (princ (age)))

Макрос WITH-SLOTS вызывает полное перемещение вложенного исходного дерева и заменяет имя переменной вызовом на (SLOT-VALUE SOME-PERSON 'name):

(progn
  (print (slot-value some-person 'name))
  (princ " "
  (princ (slot-value some-person 'age)))

В этом случае макрос может переписать отдельные части кода. Он понимает структуру языка Lisp и знает, что имя и возраст являются переменными. Он также понимает, что в некоторых ситуациях name и age могут не быть переменными и не должны быть переписаны. Это приложение так называемого кода Walker , инструмент, который может перемещаться по кодам деревьев и вносить изменения в дерево кода.

Макросы могут изменять среду компиляции

Еще один простой пример: содержимое небольшого файла:

(defmacro oneplus (x)
  (print (list 'expanding 'oneplus 'with x))
  `(1+ ,x))

(defun example (a b)
   (+ (oneplus a) (oneplus (* a b))))

В этом примере нас не интересует макрос ONEPLUS, а сам макрос DEFMACRO.

Что интересно? В Lisp вы можете иметь файл с указанным выше содержимым и использовать компилятор file для компиляции этого файла.

;;; Compiling file /private/tmp/test.lisp ...
;;; Safety = 3, Speed = 1, Space = 1, Float = 1, Interruptible = 1
;;; Compilation speed = 1, Debug = 2, Fixnum safety = 3
;;; Source level debugging is on
;;; Source file recording is  on
;;; Cross referencing is on
; (TOP-LEVEL-FORM 0)
; ONEPLUS

(EXPANDING ONEPLUS SOURCE A) 
(EXPANDING ONEPLUS SOURCE (* A B)) 
; EXAMPLE
;; Processing Cross Reference Information

Итак, мы видим, что компилятор file g2] расширяет использование макроса ONEPLUS.

Что особенного в этом? В файле есть определение макроса, и в следующем виде мы уже используем этот новый макрос ONEPLUS. Мы никогда не загружали определение макроса в Lisp. Как-то компилятор знает и регистрирует определенный макрос ONEPLUS и затем может его использовать.

Таким образом, макрос DEFMACRO регистрирует вновь определенный макрос ONEPLUS во время компиляции, так что компилятор знает об этом макросе - без загрузки кода. Затем макрос можно выполнить во время компиляции во время расширения макроса.

С помощью функции мы не можем этого сделать. Компилятор создает код для вызовов функций, но не запускает их. Но макрос можно запустить во время компиляции и добавить «знание» в компилятор. Это знание тогда действует во время запуска компилятора и частично забывается позже. DEFMACRO - макрос, который выполняется во время компиляции, а затем информирует среду компиляции нового макроса.

Обратите внимание, что макрос ONEPLUS также запускается дважды, поскольку он используется дважды в файл. Побочным эффектом является то, что он что-то печатает. Но ONEPLUS может иметь и другие произвольные побочные эффекты. Например, он может проверить закрытый источник на базе правил и предупредить вас, если, например, закрытый код нарушает некоторые правила (подумайте о проверке стиля).

Это означает, что макрос здесь DEFMACRO , может изменять язык и среду при компиляции файла. В других языках компилятор может предоставить специальные директивы компилятора, которые будут распознаны во время компиляции. Существует множество примеров таких макросов, которые влияют на компилятор: DEFUN, DEFCLASS, DEFMETHOD, ...

Макросы могут сделать код пользователя короче

Например, макрос DEFSTRUCT для определения структур данных записи .

(defstruct person name age salary)

Выше defstruct макрос создает код для

• новый тип структуры person с тремя слотами
• слот-аксессуар для чтения и записи значений
• предикат для проверки того, имеет ли какой-либо объект класс person
• a make-person функция для создания структурных объектов
• печатное представление

Кроме того, он может:

• записать исходный код
• записывает исходный код исходного кода (файл, буфер редактора, REPL, ...)
• перекрестная ссылка на исходный код

Исходный код для определения структуры - это короткая строка. Расширенный код намного длиннее.

Макрос DEFSTRUCT не нуждается в доступе к метауровню языка для создания этих различных вещей. Он просто преобразует компактный фрагмент описательного кода в, как правило, более длинный, определяющий код, используя типичные языковые конструкции.