如何在sbcl common lisp中的let绑定中定义（defmacro）宏？

Question

我正在使用SBCL Common Lisp。我不是专家，但我想认为我对它的理解足够好，可以混为一谈。但是，我最近遇到了一个奇怪的问题defmacro。

为什么以下代码无法编译，以及如何对其进行更改以使其编译？

(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defmacro将let绑定置于外部。但是，由于技术原因，这对我的项目来说非常不便。此外，我不知道为什么没有理由在let绑定下定义宏会失败。

Common Lisp中是否特别禁止使用“让宏”？还是我错过了什么？

编辑：我的要求的症结是宏共享与它调用的函数相同的级别，并且后续代码不嵌套在其中。

这是因为我试图编写同时生成函数的宏和宏。生成的宏将调用该函数。因此，我们最终得到如下所示的结果。

我写这样的一行：

(generate-stuff function-name)

这就解决了：

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

因此，宏及其调用的函数必须处于相同的词汇级别，并且彼此相邻，并且不能macrolet为随后的代码嵌套而创建新的词汇环境（）。

一切都可以正常工作，只不过我当时恰好在一个let绑定中。因为有问题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该宏：

(let ...)
   (defmacro my-macro ...)

(my-macro)

在我看来，let绑定内部定义的宏仅应在绑定结束后才能访问，这很荒谬。Lisp的其他动作都不会有这种表现。

Answer 1

可以使用MACROLET定义本地宏。

此外，我不知道为什么在let绑定下定义宏会失败的正当理由。

它不会失败。如果您只是编译文件或编译表达式，它在编译期间就不可用。defmacro如果定义不是顶级的，则编译器不会在编译时环境中提供定义。在的内部progn，它将位于顶层，但不在的内部let。

切记：SBCL使用编译器将Lisp源代码编译为机器代码。它执行机器代码。

让我们看一下您的示例：

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

通常，将全局宏放入LET中是一种不好的做法，并且很难理解其实际功能。绑定的影响应该a是什么？请记住，编译器在执行之前先编译代码。

假设我们有SBCL，并且SBCL以上述形式加载文件：

(load "foo.lisp")

SBCL现在要做：阅读整个表格，编译整个表格，执行整个表格。以该顺序。

SBCL 读取第一个表格。等效于：

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

这样我们就有了数据。

下一步是SBCL 编译该代码。

• 它看到一个LET表达式。它为LET绑定创建代码。它不执行LET。我们正在编译它。
• 然后编译LET的主体
• 它看到一个DEFMACRO形式：宏被扩展，并被编译为机器代码。它不执行DEFMACRO。我们只是在扩展和编译它。
• 它看到一个TESTMACRO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，并警告未定义函数

下一步是SBCL 执行已编译的代码

• 它运行已编译的LET表单并创建绑定 a
• 然后执行LET的主体
• 它执行已编译的DEFMACRO形式：TESTMACRO定义了名为的全局宏
• 它执行编译的TESTMACRO形式：函数被调用。未定义。发出错误信号。

那完全是合乎逻辑的，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。

这是三个独立的步骤：读取时间，编译时间，运行时。

让我们在REPL中尝试一下：

首先，我们正在阅读表格

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

然后我们在编译表格：

* (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

您可以看到SBCL告诉我们一些问题。TESTMACRO未定义。

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] 

不出所料-编译器确实警告我们：该函数TESTMACRO未定义。

如果要SBCL编译宏格式，则必须确保在编译时知道该宏格式。