在 Clojure 的宏中声明设计模式

Posted 2023-03-15

【中文标题】在 Clojure 的宏中声明设计模式

【英文标题】：Declaring design pattern in a Macro in Clojure

【发布时间】：2011-07-11 22:14:21

【问题描述】：

Lisp 的优点之一是宏。我一直在阅读很多关于你在 Java 中一次又一次地编写设计模式的文章。不在 Lisp/Clojure 中。 在 Lisp/Clojure 中，您可以在宏中声明模式，并且只需要编写实际代码。

好的，不错，但眼见为实。

能否请您提供（或推荐给我）一个带有代码的示例 - 最好是 Clojure - 关于如何在宏中声明设计模式？

【问题讨论】：

宏（除其他外）有助于删除“样板代码”。通常，您会发现代码中一遍又一遍地重复的“模式”。通常，您可以通过使用闭包将模式封装在函数中，但有时您希望使其看起来更平滑，然后使用宏来添加额外的语法糖。

【参考方案1】：

到目前为止所有好的答案。我想强调一下，宏和函数之间的主要实际区别在于，宏可以控制何时以及是否评估其参数，而函数不能。除其他含义外，这还允许您使用该语言编写新的控件构造，而这是函数无法做到的。

例如，看看来自 Clojure 核心的the if-not macro。这与标准的 "if" 完全一样，但相反：如果条件为假，则运行代码的第一位；如果条件为真，则运行第二个。

如果你把类似的东西写成函数，它就行不通。函数版本将在调用函数时立即运行“then”和“else”代码，无论条件是真还是假。另一方面，宏版本可以选择是否（以及何时）运行作为参数给出的代码。

一个不那么琐碎的例子是abstracting out the typical "try ... catch ... finally" control construct 在 Java 中无处不在，在其他语言中也很常见，它变成了一个“with-whatever”宏。如果您持有必须释放的有限资源（例如文件句柄或网络套接字），即使出现错误，您也需要一个“finally”块来执行此操作，但您的应用程序代码必须在未计算的情况下拼接到“try”块的内部，在该上下文中运行。

您最终复制了基本上相同的未更改样板 try...catch...finally 在您的程序中到处阻塞，并将一个小的本地适用部分粘贴到“try”部分。 （查看任何重要的 Java 源代码。）这个样板不能抽象成函数，因为函数会在调用时立即在调用者的上下文中评估本地代码，然后给出 result 将该代码添加到“with-whatever”函数中。

另一方面，宏可以延迟评估，直到宏的代码特别调用，允许它将您的任意本地代码拼接到未评估的“try”构造的内部。然后将整个结果（整个 try/catch/finally，包括 try 中未评估的特定于应用程序的代码）返回给调用者并拼接到调用者的上下文中，完成后在那里执行。

因此，您可以编写一个编写程序的程序。

【参考方案2】：

这不是关于宏，而是关于函数式编程。宏可以使东西看起来和感觉更好，但它都是关于功能的。如果你用 FP 编写，你就不会遇到很多你必须一直重复的习语（至少没有一个你不能用更多的功能做得更好）

采取战略模式。如果你的语言有 lambda，你就不再需要它了。

您可能经常使用相同的模式，但您的语言使其表达起来非常容易，以至于您永远不会将其称为实现设计模式。这只是编程。

【讨论】：

您完全误解了设计模式的意图。模式是简明描述常见编程习语的词典。 STRATEGY 仍然存在于函数式编程中，只是更简洁。 Aino Curry 在infoq.com/presentations/Functional-Design-Patterns

中展示了 23 种 GoF 模式中的 16 种基本上是“一流公民”

为了更清楚，想象一下 FLIGHT 是我们应用于人类的模式名称，用于人类在空中。我们可能会使用飞机来实现 FLIGHT。你基本上是在说“如果人类有翅膀，我们就不需要飞行，因为我们不用飞机。”这是不正确的。 FLIGHT 的实现细节可能会因范式而异，但该模式的目的是传达更高层次的想法。

【参考方案3】：

实现设计模式的典型宏用法示例是应用于现有函数的“装饰器”模式。

; a simple function
(defn square [x] (* x x))

; a macro to "decorate" a function with a debug output println
(defmacro with-debug-output [f] 
  `(fn [& args#] 
     (let [result# (apply ~f args#)]
       (println (str "Debug-output: " result#))
       result#)))


; call the straight function
(square 16)
=> 256

; call the decorated function
((with-debug-output square) 16)
Debug-output: 256
=> 256

注意：您实际上并不需要宏来执行此操作，您也可以使用高阶函数来执行此操作。

【讨论】：

为此使用宏对我来说似乎是个糟糕的主意。一个函数给你同样多的好处，而且没有任何奇怪的陷阱。例如，您可以使用函数(let [functions [...], debug-versions (map wrap-debug-output functions)] ...)

仅供参考，这本质上是the "spy" macro from Clojure itself。 （我仍然不确定为什么这是一个宏而不是函数，正如 amalloy 所提到的，因为它不需要在某些情况下不评估其参数。）

【参考方案4】：

大多数现有的设计模式都起源于面向对象的世界，并且仅在面向对象的世界中才有意义。一旦你进入函数式编程，尤其是像 Clojure 这样的 Lisp 方言，你对设计模式的需求就会变得越来越小。有一个关于设计模式和 FP here 的有趣讨论。

另一方面，宏并非旨在封装设计模式，而是通过更方便地解决手头问题的结构来扩展语言。以 with-open 宏为例：将其称为设计模式以在资源上调用 close 似乎是完全错误的。

模式也存在于 FP 世界中，但由于您不再拥有对象，因此它们的主要重点是算法。 FP 语言的“模式”很好的例子是monads 和zippers。

警告：理解这些概念可能需要一些时间，但绝对值得理解它们的每一点。

【讨论】：

我不同意宏的唯一目的是用新的结构扩展语言。它们的一个更重要的应用是 eDSL 的实现。 eDSL 可以代表某些设计模式。但我同意，如果您经常遇到重复的模式，那么您的语言根本就不够表达。

我认为嵌入式 DSL是语言的扩展，将包含在 skuro 的含义中。