方案：全局宏（define-syntax）内的局部宏（let-syntax）

Question

我正在尝试编写一组Scheme宏来简化使用声明式风格构建简单的图形结构，但作为一个初学者Schemer，我正在努力解决宏卫生问题。

我定义了两种记录类型

:graph

和

:node

:

(define-record-type :graph 
  (make-graph nodes links) 
  graph? 
  (nodes graph-nodes) 
  (links node-links))

(define-record-type :node
  (make-node name pins)
  node?
  (name node-name)
  (pins node-pins))

在我的示例中，

pin

只是一个字符串（引脚名称），

link

只是

endpoint

的缺点对，而

endpoint

则是节点名称和引脚名称的缺点对。

我希望能够做的是定义宏的

graph

、

node

和

link

，允许我以声明式风格创建图形，如下所示：

(define g (graph
  (node "v0"
    (pin "out"))

  (node "v1"
    (pin "out"))

  (node "add"
    (pin "lhs")
    (pin "rhs")
    (pin "out"))

  (link (("v0" . "out") . ("add" . "lhs"))
  (link (("v1" . "out") . ("add" . "rhs"))))

此表达式的结果将是

:graph

类型的值，其中

(graph-nodes g)

将计算为 3 个

:node

值的列表，

(graph-links g)

将计算为

((("v0"."out") . "add" . "lhs")) (("v1" . "out") . ("add" . "rhs")))

，并且 3 个节点中的每一个都将是

:node

值与定义它们的

pins

。

一个额外的要求是，只有

graph

宏才能在全局范围内定义，我非常希望避免为我可以作为

body

调用的

graph

传递的任何内容定义全局宏。这些宏仅在

graph

宏扩展的上下文中才有意义，我想为它们维护“尽可能小的范围”原则，并且也不用像

node

这样的通用名称来乱扔全局范围或

pin

。

显然，直接使用

make-graph

创建图形并将节点和链接直接作为列表传递会相对简单。不过，我更喜欢使用宏，因为它允许使用更具声明性的样式来定义图形：您不需要记住要传入的参数的顺序，您可以混合节点/链接声明的顺序，扩展图形在不破坏图形定义代码的情况下记录更多附加字段，轻松地将宏调用转换为其他数据类型（XML、JSN）等。

我尝试使用嵌套宏来解决这个问题：全局

graph

宏，它有一个本地

node

宏。

为了简单起见，我将在此示例中省略定义链接或引脚，以扩展此示例，

let-syntax

将有一个附加宏

link

，并且

node

的宏本身将有另一个名为的嵌套宏

pin

（所以

let-syntax

代表

pin

内部

let-syntax

代表

node

内部

define-syntax

代表

graph

）：

(define-syntax graph
  (syntax-rules ()
    ((graph . body)

      (let ((nodes '())
            (links '()))
        
        (let-syntax ((node
          (syntax-rules ()
            ((node name))
            (make-node name '()))))
         
        (begin . body))

      (make-graph nodes links)))))

(graph (node "v0") (node "v1"))

不幸的是，这不起作用，因为在节点扩展中插入

node

时，

body

将被解除绑定。我想我明白为什么：由于Scheme宏是卫生的，任何变量（模式变量或局部变量）都将被扩展/重命名为宏局部变量，因此由

node

定义的

let-syntax

宏实际上不会被称为

node

扩展后不再存在，因此我传递到

node

宏中的

body

中的

graph

将看不到它。

这里提出了一个非常相似的问题，虽然我有点理解那里的解释，但我不确定如何解释建议的解决方案/解决方法。

如果我没读错的话，另一个问题中的两个解决方案都涉及a）显式传递/匹配对我想从传递到

body

中调用的任何函数的引用（所以在我的例子中，

graph

，

node

、

link

)，或 b) 将 

pin

、

node

、

link

 定义为全局宏。

解决方案 a) 没有吸引力，因为它违背了宏的目的（即以声明式风格定义图形，使用最少的语法），而解决方案 b) 感觉它违背了卫生宏的全部意义，因为现在我需要在全局范围内使用像 

pin

、

node

 和 

link

 这样的宏，它们很可能与想要定义同名事物（局部变量、符号）的代码发生冲突。

考虑到人们已经能够使用Scheme宏创建DSL来完成最疯狂的事情，我几乎可以肯定我想做的事情应该可以通过某种方式实现。我还没有弄清楚，这让我觉得我错过了谜题的一些基本部分和/或推理自己进入了方案（嵌套/递归宏）的某个黑暗角落，我不应该参与其中因为有更简单的解决方案可以实现我想要的。

我不确定你是否可以用

Answer 1

做你想做的事 - 如果可以的话，想出的东西可能又长又复杂又乏味，但是使用

syntax-rules

 来验证参数的结构和类型宏，在单个宏中就变得相当容易。

注意我更改了 

syntax-rules

子句的语法

link

到

(link ((from-node . from-pin) . (to-node . to-pin)))
; Same as (link ((from-node . from-pin) to-node . to-pin))

更简单、更容易使用。 2 元素对列表的列表也存储在生成的图形记录中。您还可以考虑对所有这些标识符使用符号而不是字符串，这在 lisp 家族语言中更为惯用。

(link (from-node . from-pin) (to-node . to-pin))