SBCL 中奇怪的宏展开错误
Strange macroexpansion error in SBCL
我想使用 SBCL 1.3.3 在 Lisp 中为 Windows x86_64 编写斐波那契数计算函数 fib。使用惰性计算来避免重复。到目前为止的工作代码是：
(defvar *fibs* (make-hash-table))
(defun get-value (idx)
(if (functionp (gethash idx *fibs*))
(setf (gethash idx *fibs*)
(funcall (gethash idx *fibs*)))
(gethash idx *fibs*)))
(defun fib (n)
(loop for i from 0 below n
if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
else do (setf (gethash i *fibs*)
(eval `(lambda () (+ (get-value ,(- i 2))
(get-value ,(- i 1)))))))
(get-value (- n 1)))
现在，我不想在fib里面调用eval，所以在这里引入宏：
(defvar *fibs* (make-hash-table))
(defun get-value (idx)
(if (functionp (gethash idx *fibs*))
(setf (gethash idx *fibs*)
(funcall (gethash idx *fibs*)))
(gethash idx *fibs*)))
(defmacro code-for (idx)
`(lambda () (+ (get-value ,(- idx 2))
(get-value ,(- idx 1)))))
(defun fib (n)
(loop for i from 0 below n
if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
else do (setf (gethash i *fibs*) (code-for i)))
(get-value (- n 1)))
但是它说：
; in: DEFUN FIB
; (CODE-FOR I)
;
; caught ERROR:
; during macroexpansion of (CODE-FOR I). Use *BREAK-ON-SIGNALS* to intercept.
;
; Argument X is not a NUMBER: I
;
; compilation unit finished
; caught 1 ERROR condition
很奇怪：我在代码中没有参数 X 并且 I 总是用作整数。
经过一些研究，我发现宏 loop 中有 code-for 的宏扩展，并且 code-for 收到 i 作为符号 (?) 而不是作为一个数字，这就是抱怨。尽管如此，我仍然不知道为什么代码是错误的，或者如何改进它。
编辑 2018 年 4 月 12 日。
正如 tfb 所指出的，解决问题的最佳方法取决于问题是什么。整个问题是向学生解释什么是惰性评估，如何在 Lisp 中完成它以及为什么它可能是必要的。斐波那契数列不是本例的主要目标。
coredump 显示了问题的根本原因（宏扩展）及其解决方案（对 i 的额外绑定）。不幸的是，由于过多的额外解释，这使得所有代码都不适合展示。所以我最终通过递归更改 loop ：
(defvar *fibs* (make-hash-table))
(defun get-value (idx)
(if (functionp (gethash idx *fibs*))
(setf (gethash idx *fibs*)
(funcall (gethash idx *fibs*)))
(gethash idx *fibs*)))
(defun fib (n &optional (i (- n 1)))
(if (< i 2) (setf (gethash i *fibs*) 1)
(setf (gethash i *fibs*)
(lambda () (+ (get-value (- i 2))
(get-value (- i 1))))))
(if (zerop i) (get-value (- n 1))
(fib n (- i 1))))
[请注意 coredump 的回答解释了您的宏有什么问题：我专注于函数的问题以及解决问题的更好方法。]
我不确定为什么你认为你需要 EVAL 或宏：你可以用 LAMBDA 创建一个函数。这是您的代码的一个版本：
(defvar *fibs* (make-hash-table))
(defun get-value (idx &optional (default nil))
;; return the value and whether it was there. If it's a function,
;; call it and stash the result
(multiple-value-bind (got presentp)
(gethash idx *fibs* default)
(values
(typecase got
(function (setf (gethash idx *fibs*)
(funcall got)))
(t got))
presentp)))
(defun fib (n)
(loop for i from 0 below n
if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
else do (setf (gethash i *fibs*)
(let ((i i))
;; rebind I as we don't want to depend on whatever
;; LOOP does, which probably is mutate a single
;; binding of I
(lambda () (+ (get-value (- i 2))
(get-value (- i 1)))))))
;; just return the first value as we know the second will be T, and
;; it's not interesting
(values (get-value (- n 1))))
但这是一个相当糟糕的方法。相反，您可以只使用如下所示的 explicitly-memoized 函数：
(defun fibonacci (n)
;; an explicitly-memoized version of the Fibonacci function
(let ((memo (make-hash-table :test #'eql)))
(labels ((fib (m)
(cond
((< m 1)
(error "defined on naturals (excluding 0)"))
((< m 3)
1)
(t
(multiple-value-bind (v p) (gethash m memo)
(if p
v
(setf (gethash m memo) (+ (fib (- m 1))
(fib (- m 2))))))))))
(fib n))))
更好的是，定义一个宏让你记住任何函数：有一些包可以让你这样做，虽然我不确定它们是什么（一个是我的，但我不确定没有更好的，或者事实上现在找到我的合适的地方！）
为什么你的宏会失败
这是 code-for 看到的：
(code-for i)
第一个参数是符号i。但是，您正试图在宏展开期间使用此符号执行算术运算。这失败了。
Now, I don't want to call eval inside fib, so I introduce the macros
这通常是对宏的错误使用。所有宏操作都是代码，无法知道 runtime 值将等于什么。
eval 和宏都不是必需的
您可以轻松构建闭包：
(lambda () (+ (get-value (- i 2))
(get-value (- i 1))))
这里唯一的问题是 lambda 关闭的 i 正在被循环变异。当您最终调用闭包时，它的值将不同。您必须建立新的绑定：
(let ((i i)) (lambda ...))
我想使用 SBCL 1.3.3 在 Lisp 中为 Windows x86_64 编写斐波那契数计算函数 fib。使用惰性计算来避免重复。到目前为止的工作代码是：
(defvar *fibs* (make-hash-table))
(defun get-value (idx)
(if (functionp (gethash idx *fibs*))
(setf (gethash idx *fibs*)
(funcall (gethash idx *fibs*)))
(gethash idx *fibs*)))
(defun fib (n)
(loop for i from 0 below n
if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
else do (setf (gethash i *fibs*)
(eval `(lambda () (+ (get-value ,(- i 2))
(get-value ,(- i 1)))))))
(get-value (- n 1)))
现在，我不想在fib里面调用eval，所以在这里引入宏：
(defvar *fibs* (make-hash-table))
(defun get-value (idx)
(if (functionp (gethash idx *fibs*))
(setf (gethash idx *fibs*)
(funcall (gethash idx *fibs*)))
(gethash idx *fibs*)))
(defmacro code-for (idx)
`(lambda () (+ (get-value ,(- idx 2))
(get-value ,(- idx 1)))))
(defun fib (n)
(loop for i from 0 below n
if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
else do (setf (gethash i *fibs*) (code-for i)))
(get-value (- n 1)))
但是它说：
; in: DEFUN FIB
; (CODE-FOR I)
;
; caught ERROR:
; during macroexpansion of (CODE-FOR I). Use *BREAK-ON-SIGNALS* to intercept.
;
; Argument X is not a NUMBER: I
;
; compilation unit finished
; caught 1 ERROR condition
很奇怪：我在代码中没有参数 X 并且 I 总是用作整数。
经过一些研究，我发现宏 loop 中有 code-for 的宏扩展，并且 code-for 收到 i 作为符号 (?) 而不是作为一个数字，这就是抱怨。尽管如此，我仍然不知道为什么代码是错误的，或者如何改进它。
编辑 2018 年 4 月 12 日。
正如 tfb 所指出的，解决问题的最佳方法取决于问题是什么。整个问题是向学生解释什么是惰性评估，如何在 Lisp 中完成它以及为什么它可能是必要的。斐波那契数列不是本例的主要目标。
coredump 显示了问题的根本原因（宏扩展）及其解决方案（对 i 的额外绑定）。不幸的是，由于过多的额外解释，这使得所有代码都不适合展示。所以我最终通过递归更改 loop ：
(defvar *fibs* (make-hash-table))
(defun get-value (idx)
(if (functionp (gethash idx *fibs*))
(setf (gethash idx *fibs*)
(funcall (gethash idx *fibs*)))
(gethash idx *fibs*)))
(defun fib (n &optional (i (- n 1)))
(if (< i 2) (setf (gethash i *fibs*) 1)
(setf (gethash i *fibs*)
(lambda () (+ (get-value (- i 2))
(get-value (- i 1))))))
(if (zerop i) (get-value (- n 1))
(fib n (- i 1))))
[请注意 coredump 的回答解释了您的宏有什么问题：我专注于函数的问题以及解决问题的更好方法。]
我不确定为什么你认为你需要 EVAL 或宏：你可以用 LAMBDA 创建一个函数。这是您的代码的一个版本：
(defvar *fibs* (make-hash-table))
(defun get-value (idx &optional (default nil))
;; return the value and whether it was there. If it's a function,
;; call it and stash the result
(multiple-value-bind (got presentp)
(gethash idx *fibs* default)
(values
(typecase got
(function (setf (gethash idx *fibs*)
(funcall got)))
(t got))
presentp)))
(defun fib (n)
(loop for i from 0 below n
if (< i 2) do (setf (gethash i *fibs*) 1)
else do (setf (gethash i *fibs*)
(let ((i i))
;; rebind I as we don't want to depend on whatever
;; LOOP does, which probably is mutate a single
;; binding of I
(lambda () (+ (get-value (- i 2))
(get-value (- i 1)))))))
;; just return the first value as we know the second will be T, and
;; it's not interesting
(values (get-value (- n 1))))
但这是一个相当糟糕的方法。相反，您可以只使用如下所示的 explicitly-memoized 函数：
(defun fibonacci (n)
;; an explicitly-memoized version of the Fibonacci function
(let ((memo (make-hash-table :test #'eql)))
(labels ((fib (m)
(cond
((< m 1)
(error "defined on naturals (excluding 0)"))
((< m 3)
1)
(t
(multiple-value-bind (v p) (gethash m memo)
(if p
v
(setf (gethash m memo) (+ (fib (- m 1))
(fib (- m 2))))))))))
(fib n))))
更好的是，定义一个宏让你记住任何函数：有一些包可以让你这样做，虽然我不确定它们是什么（一个是我的，但我不确定没有更好的，或者事实上现在找到我的合适的地方！）
为什么你的宏会失败
这是 code-for 看到的：
(code-for i)
第一个参数是符号i。但是，您正试图在宏展开期间使用此符号执行算术运算。这失败了。
Now, I don't want to call eval inside fib, so I introduce the macros
这通常是对宏的错误使用。所有宏操作都是代码，无法知道 runtime 值将等于什么。
eval 和宏都不是必需的
您可以轻松构建闭包：
(lambda () (+ (get-value (- i 2))
(get-value (- i 1))))
这里唯一的问题是 lambda 关闭的 i 正在被循环变异。当您最终调用闭包时，它的值将不同。您必须建立新的绑定：
(let ((i i)) (lambda ...))