PAPR2:pp2a3 [Ci.bule]

KATEDR� INFORMATIKY� PÍRODOVDECK� FAKULT� UNIVERZIT� PALACKÉHO� OLOMOU�

Opakování (kvazikvotování) '(1 2 3 4 5) Z=) (1 2 3 4 5) '(1 (+ 2 3) 4 5) Z=) (1 (+ 2 3) 4 5) '(1 ,(+ 2 3) 4 5) Z=) (1 5 4 5) '(1 ¹⁾) 4 5) Z=) (1 ²⁾ 4 5) (define s '(a b c)) '(1 ,s 2) Z=) (1 (a b c) 2) '(1 ,@s 2) Z=) (1 a b c 2) '(1 '2 3) Z=) (1 (quote 2) 3)

(1 2 3) Z=) (quote (1 2 3))

(1 2 3) Z=) (quasiquote (1 2 3)) '(1 '(2 3)) Z=) (1 (quasiquote (2 3))) '(1 '(,(+ 1 2) 3)) Z=) (1 (quasiquote ³⁾ 3))) '(1 ,'(,(+ 1 2) 3)) Z=) (1 (3 3)) (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 2 / 35 Problém: chceme upravit if tak, aby p°i absenci alternativního výrazu vracel #f nyní máme: (if (= 1 2) 'blah) Z=) nedenovaná hodnota chceme: (new-if (= 1 2) 'blah) Z=) #f nabízí se vy°e²it pomocí nové procedury: (define new-if (lambda (elem1 elem2) (if elem1 elem2 #f))) p°i volání new-if je vºdy vyhodnocen i druhý argument: (new-if #f blah-blah) Z=) Error (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 3 / 35 Pot°ebujeme� b¥he� vyhodnocován� kaºd� výra� tvar�

pot°ebujem� zavés� p°edpis� kter� bud� provád¥� transformac� kódu� transformac� � � � konkrétn� £ás� kód� j� nahrazen� jino� p� transformac� prob¥hn� vyhodnocen� transformovanéh� kód� (defin� � 11� (new-i� (even� x� (� � 1)�

Jak se dívat na transformaci? m·ºeme si ji p°edstavit jako (klasickou) proceduru, které jsou p°edány argumenty v nevyhodnocené podob¥ transformace se v n¥kterých jazycích nazývá makroexpanze ;; transforma£ní procedura pro new-if (define new-if-trans (lambda (test expr . alt) (list 'if test expr (if (null? alt) #f (car alt))))) (new-if-trans 'e1 'e2 'e3) Z=) (if e1 e2 e3) (new-if-trans 'e1 'e2) Z=) (if e1 e2 #f) (new-if-trans '(even? x) '(+ x 1)) Z=) (if (even? x) (+ x 1) #f) (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 5 / 35 krat²í °e²ení pomocí kvazikvotování (define new-if-trans (lambda (test expr . alt) '(if ,test ,expr (begin #f ,@alt)))) p°íklady transformace: (new-if-trans 'expr1 'expr2 'expr3) Z=) (if expr1 expr2 (begin #f expr3)) (new-if-trans 'expr1 'expr2) Z=) (if expr1 expr2 (begin #f)) (new-if-trans '(even? x) '(+ x 1)) Z=) (if (even? x) (+ x 1) (begin #f)) (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 6 / 35 nouzov� °e²en� new-if� kter� s� ji� chov� ja� m� manuáln� spu²t¥n� transforma£n� procedur� následn� vyhodnocen� transformovanéh� výraz�

poku� j� prvn� výra� nepravdivý� alternativn� výra� nen� vyhodnoce� tout� konstrukc� (new-if� lz� zastavi� rekurz� Nevýhod� °e²ení�

v²echn� p°edávan� argument� musím� explicitn� kvotova� transformovan� výra� musím� ru£n� vyhodnoti� pomoc� eva� eva� v� v¥t²in� interpret� pracuj� je� � globální� prost°ed� volán� j� nep°ehledn� (KI� U� Olomouc� P� 2A� Lekc� � Makr� � � � 3�

problém s lexikálními vazbami (let ⁴⁾ (eval (new-if-transformer '(even? x) '(+ x 1)))) Z=) error: x not bound £áste£né °e²ení: pouºití (the-environment) ve v¥t²in¥ interpret· nebude fungovat (let ⁵⁾ (eval (new-if-transformer '(even? y) '(+ y 1)) (the-environment))) navíc jsme se nezbavili nep°ehledného kódu e²ení problému: zavedení maker (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 8 / 35 MAKR� � dv� základn� pohled� n� makr� 1� POHLED� Makr� jso� roz²í°ení� syntax� jazyka� makr� � dán� denic� svéh� transforma£níh� p°edpis�

p� na£ten� výraz� (READ� j� � n¥� proveden� makroexpanz� tut� fáz� provád� tzv� preproceso� a� p� dokon£en� expanz� v²ec� make� nastáv� vyhodnocován� výraz� nem� smys� uvaºova� poje� aplikac� makra� takt� n� makr� pohlíº� v¥t²in� PJ� C� DrScheme� Commo� LISP,� � � Výhod� p°ístupu� preproceso� � vlastn� eva� jso� zcel� nezávisl�

preproceso� m·º� bý� aktivová� okamºit� p� na£ten� výraz� umoº¬uj� snadno� kompilac� kód� (� kompilované� kód� ji� pochopiteln� ºádn� makr� nejsou� Nevýhod� p°ístupu� makr� jso� mim� jazyk� (£ast� s� zapisuj� odli²n¥� t°eb� � C�

makr� nejso� element� prvníh� °ád� (KI� U� Olomouc� P� 2A� Lekc� � Makr� � � � 3�

MAKR� � dv� základn� pohled� n� makr� 2� POHLED� Makr� jso� speciáln� element� jazyka� makr� � elemen� jazyk� obsahujíc� ukazate� n� transf� procedur�

transforma£n� procedur� � � � klasick� procedur� j� pot°eb� roz²í°i� eval� p°ípad� kd� s� prvn� prve� seznam� vyhodnot� n� makr� makr� jso� uºivatelsk� denovan� speciáln� formy� takt� n� makr� budem� pohlíºe� m� (dál� t°eb� PJ� M4� TEX� Výhod� p°ístupu� makr� jso� element� prvníh� °ád�

� makr� lz� pracova� jak� � daty� moho� dynamick� vznikat/zanika� z� b¥h� program� m·ºem� uvaºova� koncep� anonymníh� makra� Nevýhod� p°ístupu� � makroexpanz� docház� a� p°� £innost� eva�

praktick� znemoº¬uj� ú£inno� kompilac� kód� p°� neuváºené� pouºíván� make� komplikuj� lad¥n� program� (KI� U� Olomouc� P� 2A� Lekc� � Makr� � 1� � 3�

(define-macr� new-i� (lambd� (<test� <expr� � <alt>� (lis� 'i� <test� <expr�

Roz²í°ení EVAL Eval[E;P]: (A) Pokud je E cislo, . . . jako obvykle (B) Pokud je E symbol, . . . jako obvykle (C) Pokud je E seznam tvaru (E1 E2 En), pak nejprve provedeme vyhodnocení prvního prvku E1 v prost°edí P a výslednou hodnotu ozna£íme F1, to jest F1 := Eval[E1;P]. Mohou nastat £ty°i situace: (C.1) Pokud F1 je procedura, . . . jako obvykle (C.2) Pokud F1 je speciální forma, . . . jako obvykle (C.3) Pokud F1 je makro jehoº transforma£ní procedura je T, pak 1 F0 := Apply[T ; E2; : : : ; En] (F0 je výsledkem aplikace transf. procedury na nevyhodnocené arg.) 2 Výsledek vyhodnocení F elementu E v prost°edí P je denován F := Eval[F0 ;P] (F je výsledek vyhodnocení elementu F0 v prost°edí P). (C.e) Pokud F1 není procedura, speciální forma, ani makro, pak vyhodnocení kon£í chybou CHYBA: První prvek seznamu . . . . (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 13 / 35 Lad¥ní maker: základní princip potla£íme vyhodnocení transformovaného kódu vyuºívá dodate£né KVOTOVÁNÍ (define-macro new-if (lambda (test expr . alt) (list 'quote (list 'if test expr (if (null? alt) #f (car alt)))))) (new-if #f blah-blah) Z=) (if #f blah-blah #f) (define-macro new-if (lambda (test expr . alt)

(if ,test ,expr (begin #f ,@alt)))) 
(new-if #f blah-blah) Z=) (if #f blah-blah (begin #f)) 
(KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 14 / 35

chceme vytvo°it and2 dvou argument· vracející #t nebo #f 
chceme vytvo°it pouze s pomocí if 
;; nedosta£ující °e²ení pomocí procedury: 
(define and2 
(lambda (elem1 elem2) 
(if elem1 
(if elem2 
#t 
#f) 
#f))) 
p°edchozí má váºný nedostatek: 
(and2 #f blah-blah) Z=) error (chceme #f) 
(KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 15 / 35

and� 
s� 
dv¥m� 
argument� 
vracejíc� 
konjunkc� 


pot°ebujeme� 
b¥he� 
vyhodnocován� 
kaºd� 
výra� 


(and� 
expr� 
expr2� 


nahradi� 
výraze� 


(i� 
expr� 
(i� 
expr� 
#� 
#f� 
#f� 


be� 
toh� 
ani� 
b� 
s� 
vyhodnocoval� 
expr� 
� 
expr� 


e²en� 
pomoc� 
makra� 


(define-macr� 
and� 
(lambd� 
(expr� 
expr2� 
'(i� 
,expr� 
(i� 
,expr� 
#� 
#f� 
#f))� 



(KI� 
U� 
Olomouc� 
P� 
2A� 
Lekc� 
� 
Makr� 
� 
1� 
� 
3� 



Ukázky pouºití and2 
(and2 1 (+ 1 2)) 
+ 
(if 1 (if (+ 1 2) #t #f) #f) 
+ 
#t 
(and2 #f blah-blah) 
+ 
(if #f (if blah-blah #t #f) #f) 
+ 
#f 
(and2 #t #f) 
+ 
(if #t (if #f #t #f) #f) 
Z=) #f 
(KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 17 / 35

Anaforický if: if* 
if*, který pracuje stejn¥ jako if, ale umoº¬uje v druhém a t°etím 
výrazu pouºívat symbol $result, který bude vºdy navázaný na 
výsledek vyhodnocení prvního výrazu 
praktické roz²í°ení, místo: 
(if (member 'b '(a b c d)) 
(list 'nalezen (member 'b '(a b c d))) 
'blah) 
sta£í napsat: 
(if* (member 'b '(a b c d)) 
(list 'nalezen $result) 
'blah) Z=) (nalezen (b c d)) 
(KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 18 / 35

e²ení� 
b¥he� 
vyhodnocován� 
kaºd� 
výra� 


(if� 
expr� 
expr� 
expr3� 


pot°ebujem� 
nahradi� 
výrazem� 


(le� 
⁷⁾)� 



(KI� 
U� 
Olomouc� 
P� 
2A� 
Lekc� 
� 
Makr� 
� 
1� 
� 
3� 



Ukázk� 
pouºit� 
if� 
be� 
$resul� 
s� 
chov� 
jak� 
normáln� 
i� 


(if� 
� 
� 
3� 


� 


(le� 
⁸⁾))� 
(i� 
$resul� 
(lis� 
(quot� 
nalezen� 
$result� 
(quot� 
blah))� 


� 


(naleze� 
(� 
� 
d)� 



V²imn¥t� 
si� 
� 
expandované� 
výraz� 
nejso� 
ºádn�

�

(define-macr� i� (lambd� (tes� exp� � alt� '(con� (,tes� ,expr� (els� (begi� #� ,@alt))))�

(define-macr� i� (lambd� (tes� exp� � alt� '(con� (,tes� ,expr� (els� (begi� (cond� ,@alt))))�

con� pomoc� i� musím� p°epsa� jede� cond-výra� pomoc� n¥kolik� if�

(i� (� � 3� (quot� blah� (i� (� � 10� (� � x� (i� (prop� � y� (lis� � y� (� 20)))� � �

con� pomoc� i� musím� p°epsa� jede� cond-výra� pomoc� n¥kolik� if�

Roz²í°en� verz� defin� defin� jsm� zatí� pouºíval� pouz� v� tvar�

Roz²í°ená verze define Pokud by ná² interpret nedisponoval roz²í°eným define, pak bychom jej mohli vyrobit jako makro: (define-macro def (lambda (first . args) (if (symbol? first) '(define ,first ,@args) '(define ,(car first) (lambda ,(cdr first) ,@args))))) P°íklad pouºití: (def (f n) (if (= n 1) 1 (* n (f (- n 1))))) (f 6) Z=) 720 (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 28 / 35 Konjunkce libovoln¥ mnoha argument· pomocí if ;; základní verze (define-macro and (lambda args (if (null? args) #t '(if ,(car args) (and ,@(cdr args)) #f)))) (and 1 2 3) Z=) #t protoºe: (and 1 2 3) Z=) (if 1 (and 2 3) #f) Z=) (and 2 3) Z=) (if 2 (and 3) #f) Z=) (and 3) Z=) (if 3 (and) #f) Z=) (and) Z=) #t Z=) #t (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 29 / 35 Konjunkce libovoln¥ mnoha argument· pomocí if ;; zlep²ená verze (zobecn¥né pravdivostní hodnoty) (define-macro and (lambda args (if (null? args) #t (if (null? (cdr args)) (car args) '(if ,(car args) (and ,@(cdr args)) #f))))) nyní se jiº chová jako klasický and: (and) Z=) #t (and 1 2 3) Z=) 3 (and 1 #f 3) Z=) #f (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 30 / 35 Disjunkce libovoln¥ mnoha argument· pomocí if ;; základní verze (define-macro or (lambda args (if (null? args) #f '(if ,(car args) #t (or ,@(cdr args)))))) P°íklad pouºití: (or) Z=) #f (or 1 2 3) Z=) #t cht¥li bychom 1 (or #f 2 3) Z=) #t cht¥li bychom 2 (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 31 / 35 Disjunkce libovoln¥ mnoha argument· pomocí if ;; roz²í°ená verze (define-macro or (lambda args (if (null? args) #f (if (null? (cdr args)) (car args) '(if ,(car args) ,(car args) (or ,@(cdr args))))))) Chová se (zdánliv¥) v po°ádku: (or) Z=) #f (or 1 2 3) Z=) 1 (or #f 2 3) Z=) 2 (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 32 / 35 Problémy s implementací disjunkce pomocí if na²e implementace or: dvakrát vyhodnocuje pravdivé argumenty (krom¥ posledního) d·sledek: nechová se jako klasický or pokud pouºijeme vedlej²í efekt Chování klasického or (let ¹³⁾ (or (begin (set! x (+ x 1)) x) blah)) Z=) 1 Chování na²eho or: (let ¹⁴⁾ (or (begin (set! x (+ x 1)) x) blah)) Z=) 2 (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 33 / 35 Problémy s implementací disjunkce pomocí if ;; pokus o °e²ení p°edchozího problému (define-macro or (lambda args (if (null? args) #f (if (null? (cdr args)) (car args) '(let ¹⁵⁾) (if result result (or ,@(cdr args)))))))) Nyní uº jsme p°edchozí problém odstranili, . . . (let ¹⁶⁾ (or (begin (set! x (+ x 1)) x) blah)) Z=) 1 (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 34 / 35 . . . ale nový problém jsme vyrobili Klasický or: (let ¹⁷⁾ (or #f result)) Z=) 10 Ná² or: (let ¹⁸⁾ (or #f result)) + (let ¹⁹⁾ (if result result (or result))) Z=) #f do²lo k p°ekrytí symbolu result symbolem stejného jména, který je pouºíván uvnit° na²eho makra tomuto efektu se °íká symbol capture (variable capture) v dal²í lekci ukáºeme £isté °e²ení tohoto problému (KI, UP Olomouc) PP 2A, Lekce 3 Makra I 35 / 35

¹⁾

,(+ 2 3

²⁾

³⁾

unquote (+ 1 2

⁴⁾

x 10

⁵⁾

y 10

⁶⁾

� 10)� (new-i� (even� x� (� � 1

⁷⁾

$resul� expr1)� (i� $resul� expr� expr3)� � t� op¥� be� vyhodnocován� expr� a� expr� if� jak� makr� (define-macr� if� (lambd� (tes� exp� � alt� '(le� (($resul� ,test)� (i� $resul� ,exp� ,@alt

⁸⁾

$resul� 1)� (i� $resul� � 3)� � � p°íkla� pouºit� $resul� (if� � $resul� 3� � (le� (($resul� 1)� (i� $resul� $resul� 3)� � � (KI� U� Olomouc� P� 2A� Lekc� � Makr� � 2� � 3� Sloºit¥j²� ukázk� pouºit� if� (if� (membe� '� '(� � � d)� (lis� 'naleze� $result� 'blah� � (le� (($resul� (membe� (quot� b� (quot� (� � � d

⁹⁾

clis� clist)� (i� (null� clist� '(i� #� #f� (i� (equal� (caa� clist� 'else� (cada� clist� '(i� ,(caa� clist� ,(cada� clist� ,(dive-if� (cd� clist

¹⁰⁾ , ¹¹⁾

� � 3� 'blah� ((� � 10� (� � x)� ((prop� � y� (lis� � y)� (els� (� 20

¹²⁾

� � 10� (� � x)� ((prop� � y� (lis� � y)� (els� (� 20

¹³⁾ , ¹⁴⁾ , ¹⁶⁾

x 0

¹⁵⁾

result ,(car args

¹⁷⁾ , ¹⁸⁾

result 10

¹⁹⁾

result #f

bule.cz wiki

2014/2015

2015/2016