定义语法

本章中，我会讲解如何自定义语法。用户定义语法称作宏（Macro）。Lisp/Scheme中的宏比C语言中的宏更加强大。宏可以使你的程序优美而紧凑。

宏是代码的变换。代码在被求值或编译前进行变换，程序继续进行，就好像转换后的代码是从头开始写的一样。

你可以在Scheme中通过用符合R5RS规范的syntax-rules轻易地定义简单宏，相比之下，在Common Lisp中自定义语法就复杂多了。

使用syntax-rules可以直接定义宏而不用担心变量的捕获（Variable Capture）。

实例：简单宏

我将以一个简单的宏作为例子。

[代码片段 1] 一个将变量赋值为’()的宏

(define-syntax nil!
  (syntax-rules ()
    ((_ x)
     (set! x '()))))

syntax-reuls的第二个参数由是变换前表达式构成的表。_代表宏的名字。简言之，代码片段1表示表达式(nil! x)会变换为(set! x '()).

这类过程不能通过函数来实现，这是因为函数的闭包性质限制它不能影响外部变量。让我们来用函数实现代码片段1，并观察效果。

(define (f-nil! x)
   (set! x '()))
(define a 1)
;Value: a

(f-nil! a)
;Value: 1

a
;Value: 1           ; the value of a dose not change

(nil! a)
;Value: 1

a
;Value: ()          ; a becomes '()

我会演示另外一个例子。我们编写宏when，其语义为：当谓词求值为真时，求值相应语句。

(define-syntax when
  (syntax-rules ()
    ((_ pred b1 ...)
     (if pred (begin b1 ...)))))

代码片段2中的...代表了任意多个数的表达式（包括0个表达式）。代码片段2揭示了诸如表达式(when pred b1 ...)会变换为(if pred (begin b1 ...))。

由于这个宏是将表达式变换为if特殊形式，因此它不能使用函数来实现。下面的例子演示了如何使用when。

(let ((i 0))
  (when (= i 0)
    (display "i == 0")
    (newline)))
i == 0
;Unspecified return value

我会演示两个实宏：while和for。只要谓词部分求值为真，while就会对语句体求值。而数字在指定的范围中，for就会对语句体求值。

(define-syntax while
  (syntax-rules ()
    ((_ pred b1 ...)
     (let loop () (when pred b1 ... (loop))))))

(define-syntax for
  (syntax-rules ()
    ((_ (i from to) b1 ...)
     (let loop((i from))
       (when (< i to)
      b1 ...
      (loop (1+ i)))))))

下面演示了如何实用它们：

define-syntax while
  (syntax-rules ()
    ((_ pred b1 ...)
     (let loop () (when pred b1 ... (loop))))))

(define-syntax for
  (syntax-rules ()
    ((_ (i from to) b1 ...)
     (let loop((i from))
       (when (< i to)
      b1 ...
      (loop (1+ i)))))))

练习1

编写一个宏，其语义为：当谓词求值为假时执行相应的表达式。（语义与when相对）