clojure实战——宏

本博客主要介绍clojure中宏相关的基础知识，因为自己没能很深入研究clojure的宏，所以做不到深入的讲解。但根据自己及什么clojure用的比较好的人的经验，能不用宏就不用宏，用宏、特别是逻辑复杂的宏机会真的很少，因此我个人觉得本博客所涉及的东西已经足够应付一般的场景了。

clojure宏概述

clojure宏在编译期间被求值，而不是文本替换（和C语言的预编译不同），宏的求值过程也叫做”宏展开”；

宏求值的结果是返回一个clojure的数据结构，这个数据结构会代替宏原来的位置。

clojure的源代码会被clojure reader读入，将其以文本形式求值出一个clojure数据结构，如：(fn [a] :a 123)求值出来的数据结构是一个列表：包含一个符号，一个包含符号的vector，一个关键字和一个数字；而这个数据结构本身就是clojure语言的基本数据结构。同样，宏(reverse-it (nf [a] :a 123))也会返回一个同样的数据结构。

一门语言的代码可以用语言自身的数据结构来描述，称为”同像性”

一个简单的宏

一个翻转符号（symbol）的宏（必须将clojure的符号反着写，如prn必须写成nrp）

(defmacro reverse-it[form](walk/postwalk #(if (symbol? %)(symbol (str/reverse (name %)))%)form))(comment(reverse-it (nrp "lz"));; => "lz" clojure编译期间会将其求值为：(prn "lz")(reverse-it (prn "lz"));; => CompilerException java.lang.RuntimeException: Unable to resolve symbol: nrp in this context)

宏的调试

clojure类库中提供了一些工具函数，用于宏的调试（查看宏扩展出来的代码），最常用的有：

clojure.core/macroexpand-1
查看宏产生的代码，扩展宏一次，如果宏里面调用其他宏，或扩展之后返回的还是宏调用，则其他宏不会被扩展。

clojure.core/macroexpand
如果扩展完一次宏之后，返回的还是一个宏调用，则会再次扩展，直到顶级形式不再是个宏。注意这不是嵌套的宏！

clojure.walk/macroexpand-all
彻底扩展一个宏，包括所有的嵌套宏。但它对一些特殊情况处理不完全正确，不赘述，一般用不到。

示例：

(comment(macroexpand-1 '(reverse-it (nrp "lz")));; => (prn "lz")(macroexpand '(reverse-it (nrp "lz")))(walk/macroexpand-all '(reverse-it (nrp "lz"))))

宏安全

宏是在编译期执行的，而在编译期间，宏并不知道某个符号是不是已经被定义。它看到的就是列表、符号以及其他数据结构。它返回的也是列表、符号和其他数据结构。所以在宏里面用了一些外部没有定义的符号，编译时也不会出错，但是执行的时候就会出问题。

示例：

(defmacro unknow-symbol[form]`(str "unknow symbol " a ~form))
;; a没有定义时，执行出错：
(unknow-symbol "bbb")
;; => CompilerException java.lang.RuntimeException: No such var: clojure-study.micro/a,;; a定义时，执行正常
(def a "a")
(unknow-symbol "bbb")
;; => "unknow symbol abbb"

宏的主要风险是：宏产生的代码与外部代码发生不正常的交互！
宏无法访问运行时的值，不能作为值进行组合或者传递。
对于那些对于需要传递高阶函数的地方，避免用宏。

如：

(comment(map reverse-it '((+ 1 3) (+ 3 4)));; => CompilerException java.lang.RuntimeException: Can't take value of a macro: #'clojure-async.micro-symbols/reverse-it,;; 编译时出错，宏不能作为一个值传递给map，;; 虽然map的第一个参数是一个函数fn，但是clojure中函数也是数据，也是一个值。(map #(reverse-it %) [(+ 1 3) (+ 3 4)]);; => NullPointerException;; 运行时错误
)

宏的另一个危险的地方是：当红内部要绑定一个本地符号时，这个符号可能会和外部代码的冲突，这样宏一旦扩展出来，极有可能就发生异常，而这种异常通过查阅代码是很难发觉的。

为了避免上述情况，可以在宏内绑定一个本地绑定时，符号以#结尾。

在语法引述形式中任何以#结尾的符号都会被自动扩展，并且对于前缀相同的符号，会被扩展为同一个符号的名字。这样可以避免宏里面的符号与外部代码的相冲突。

如：

(comment`(x# x#);; => (x__2284__auto__ x__2284__auto__)(defmacro println-mcro[y](let [y# "macro"]`(println ~y# ~y)))(println-mcro 1);; => macro 1)

小结

应该尽量少用宏，只有在函数满足不了的情况下，才用宏。
即使要用宏，应该只是用它做一些简单的组织工作，真正的逻辑都要放在真正的函数中。
宏的使用场景：
- 需要特殊的求职语义；
- 需要自定义语法——特别是一些领域特定表示法。
- 需要在编译器提前计算一些中间值。
用之前，始终问问自己，用函数不能解决吗？！