特殊形式和宏之间的实际区别是什么？

Question

特殊形式和宏之间有什么实际区别？它们的不同之处在哪里？

- Pedro Rolo

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可能是重复的问题：在宏和内置函数之间安全地忽略差异吗？ - amalloy

Answer 1

这些术语并不完全同义，但它们也不是互斥的（假定本答案中的 Scheme）：

• 特殊形式（在 Scheme 报告中也称为 语法）是一个不按照函数应用的默认规则进行计算的表达式。（默认规则是先eval所有子表达式，然后将第一个子表达式的结果应用到其他子表达式的结果列表上。）
• 宏系统 是一种语言功能，允许在语言本身内部定义新的特殊形式。一个宏是使用宏系统定义的特殊形式。

因此可以说，“特殊形式”是与接口或语义有关的术语，而“宏”是与实现有关的术语。“特殊形式”意味着“这些表达式使用特殊规则进行计算”，而“宏”则意味着“这是一种计算某些表达式的特殊规则的实现方法。”

现在一个重要的事情是，大多数 Scheme 特殊形式都可以从一个非常小的原始操作集合定义为宏：lambda、if 和宏。仅提供这些操作的最小 Scheme 实现仍然可以将其余部分实现为宏。最近的 Scheme 报告通过称这些特殊形式为“库语法”，并且可以用宏来定义以此作出了区分。但是，实际上，实用的 Scheme 系统通常实现了更丰富的表单作为原语。

从语义上讲，关于一个表达式的唯一重要的事情就是使用什么规则来计算它，而不是如何实现这个规则。因此，在这个意义上，特殊形式是作为宏还是作为原语实现并不重要。但另一方面，Scheme 系统的实现细节通常会泄漏，所以您可能会关心它……

- Luis Casillas

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你也可以在 lambda 的基础上实现 if 宏。这并不是非常高效，但了解这一点还是很不错的。 - amalloy

我认为这个答案是最明确的。因为它根据语义来定义 special-form，而不依赖于具体实现细节。 - Pedro Rolo

@amalloy，我对如何实现这个很感兴趣，你有相关链接吗？ - Simon Lindgren

@SimonLindgren 我可能在这里夸张了，因为我认为你需要重构很多语言才能更多地使用lambda。但是http://codon.com/programming-with-nothing是一篇关于Ruby中lambda演算的迷人博客文章，https://www.refheap.com/paste/5073/fullscreen是Clojure的翻译。从那里，你可以定义一个宏，让你“实际”只使用lambda，并仍然拥有漂亮的`if`作为语法糖。 - amalloy

Answer 2

Lisp有一些语言原语，它们构成了Lisp形式:

• 文字数据: 数字、字符串、结构体等
• 函数调用，例如(sin 2.1)或者((lambda (a b) (+ a b 2)) 3 4)
• 特殊操作符用于特殊形式。这些是基本的内置语言元素。请参见Common Lisp中的Special Operators。需要在解释器和编译器中实现这些操作符。Common Lisp没有提供引入新特殊操作符或提供自己版本的方法。代码解析工具需要理解这些特殊操作符；在Lisp社区中，这些工具通常称为“代码漫步器”。在定义Common Lisp标准期间，确保了特殊操作符数量非常小，所有扩展都是通过新函数和新宏完成的。
• 宏：宏是将源代码转换的函数。递归地进行转换，直到源代码中没有宏为止。Common Lisp具有内置的宏，并允许用户编写新的宏。

因此，特殊形式和宏之间最重要的实际区别在于：特殊操作符是内置的语法和语义，开发人员无法编写。宏可以由开发人员编写。

- Rainer Joswig

Answer 3

与特殊形式不同，宏表单可以进行宏展开：

CL-USER(1): (macroexpand '(with-slots (x y z)
                              foo
                            (format t "~&X = ~A" x)))

(LET ((#:G925 FOO))
  (DECLARE (IGNORABLE #:G925))
  (DECLARE (SB-PCL::%VARIABLE-REBINDING #:G925 FOO))
  #:G925
  (SYMBOL-MACROLET ((X (SLOT-VALUE #:G925 'X))
                    (Y (SLOT-VALUE #:G925 'Y))
                    (Z (SLOT-VALUE #:G925 'Z)))
    (FORMAT T "~&X = ~A" X)))
T

- Matthias Benkard

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嗨，马蒂亚斯。在《tAoAI》中，Norvig声称setf是一个特殊形式。然而，它可以进行宏展开。例如：(macroexpand '(setf test 4)) 展开为 (SETQ TEST 4)。也许书中有错误？我在这里也没有看到setf：http://www.lispworks.com/documentation/lw60/CLHS/Body/03_ababa.htm#clspecialops - anonymous

Answer 4

对我来说，最实用的区别在于调试器：宏不会出现在调试器中；相反，通常是宏展开后的晦涩代码出现在调试器中。调试这样的代码真的很麻烦，这也是确保宏坚如磐石之前要开始依赖它们的一个很好的理由。

- John Pick

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如果您没有宏调试器，这可能是一个问题，但实际上一些Lisp确实有。例如，Racket有一个您甚至可以从REPL使用的调试器。 - Asumu Takikawa

Answer 5

懒人的超级简短回答：

您可以随时编写自己的宏，但是如果要添加特殊形式，则需要重新编译Clojure。

- Arthur Ulfeldt