Clojure，宏可以做一些函数无法完成的事情吗

Question

我正在学习 Clojure 宏，并且想知道为什么我们不能仅使用函数进行元编程。

据我所知，宏和函数之间的区别在于，宏的参数不被评估，而是作为数据结构和符号传递，而返回值被评估（在调用宏的地方）。宏充当读者和评估者之间的代理，在评估发生之前以任意方式转换形式。在内部，他们可以使用所有语言功能，包括函数、特殊形式、文字、递归、其他宏等。

功能相反。参数在调用之前评估，返回值不在返回之后。但是宏和函数的镜像性质让我想知道，我们是否也可以通过引用它们的参数（形式）、转换形式、在函数内部对其求值，最后返回它的值来使用函数

as宏。这在逻辑上不会产生相同的结果吗？当然，这会很不方便，但理论上，每个可能的宏都有等效的函数？

这是简单的中缀宏

(defmacro infix
  "translate infix notation to clojure form"
  [form]
  (list (second form) (first form) (last form)))

(infix (6 + 6)) ;-> 12

这是使用函数的相同逻辑

(defn infix-fn
  "infix using a function"
  [form]
  ((eval (second form)) (eval (first form)) (eval (last form))))

(infix-fn '(6 + 6)) ;-> 12

现在，这种看法是否适用于所有情况，或者是否存在一些宏观情况也不甘示弱的极端情况？最后，宏只是函数调用的语法糖吗？

Answer 1

如果我在回答之前阅读问题，将会有所帮助。

你的中缀函数除了文字之外不起作用：

(let [m 3, n 22] (infix-fn '(m + n))
CompilerException java.lang.RuntimeException: 
Unable to resolve symbol: m in this context ...

这就是 @jkinski 指出的结果：当

eval

 起作用时，

m

 已经消失了。

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宏可以做函数不能做的事情吗？

是的。但如果你可以用函数来做到这一点，那么你通常应该这样做。

宏适用于

延期评估；
捕获表格；
重新组织语法；

这些功能都不是函数可以做到的。

延期评估

考虑（来自 Halloway 和 Bedra 的

Clojure 编程）

(defmacro unless [test then]
  (list 'if (list 'not test) then)))

... 

if-not

的部分克隆。让我们用它来定义

(defn safe-div [num denom]
  (unless (zero? denom) (/ num denom)))

...防止被零除，返回 

nil

:

(safe-div 10 0)
=> nil

如果我们尝试将其定义为函数：

(defn unless [test then]
  (if (not test) then))

...然后

(safe-div 10 0)
ArithmeticException Divide by zero ...

在 

then

的主体忽略它之前，将潜在结果评估为

unless

的

unless

参数。

捕获表单并重新组织语法

假设 Clojure 没有

case

形式。这是一个粗略的替代品：

(defmacro my-case [expr & stuff]
  (let [thunk (fn [form] `(fn [] ~form))
        pairs (partition 2 stuff)
        default (if (-> stuff count odd?)
                  (-> stuff last thunk)
                  '(constantly nil))
        [ks vs] (apply map list pairs)
        the-map (zipmap ks (map thunk vs))]
    (list (list the-map expr default))))

这个

拆开按键 (

ks
• ) 和相应的表达式 (

  vs

  ),将后者包装为无参数
fn
• 形式，构建从前者到后者的映射，
• 返回一个表单，该表单调用通过查找返回的函数 地图。
细节并不重要。重点是它可以做到。

当 Guido van Rossum 提议向 Python 添加案例声明时，委员会拒绝了他。所以Python没有case语句。如果 Rich 不想要

case

声明，但我想要，我可以要一个。

只是为了好玩，让我们使用宏来设计一个可以通过的

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if

形式的克隆。这无疑是函数式编程圈子里的陈词滥调，但却让我感到惊讶。我曾认为

if

是惰性求值的不可约原语。一个简单的方法是搭载

my-case

宏：

(defmacro if-like
  ([test then] `(if-like ~test ~then nil))
  ([test then else]
   `(my-case ~test
     false ~else
     nil ~else
     ~then)))

这是冗长且缓慢的，并且它使用堆栈并丢失了

recur

，它被埋在闭包中。然而...

(defn fact [n]
  (if-like (pos? n)
    (* (fact (dec n)) n)
    1))

(map fact (range 10))
=> (1 1 2 6 24 120 720 5040 40320 362880)

...它或多或少有效。

亲爱的读者，请指出我的代码中的任何错误。

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