Racket：局部扩展递归定义

Question

我正在尝试编写一个行为类似于 racket define 的宏，但以某种方式处理完全扩展的 racket 程序（在下面的示例中为简单起见而扩展）：

(define-syntax (define/expand stx)
  (syntax-case stx ()
    [(_ (head args ...) body body-rest ...)
       (let* ([define/racket (syntax/loc stx (define (head args ...) body body-rest ...))]
              [fully-expanded (local-expand define/racket 'top-level (list))])
           fully-expanded)]
    [(_ id expr) (syntax/loc stx (define id expr))]))

一切正常，除非满足递归定义：

(define/expand (sum n)
  (if (<= n 0)
      0
      (+ n (sum (- n 1)))))

运行它引发错误

sum: unbound identifier in module in: sum

指向调用的sum（不是定义）。显然 sum 的定义没有被本地扩展器捕获。我尝试了一种直接的修复方法：创建新的本地定义上下文并将 head 绑定到其中：

(define-syntax (define/expand stx)
  (syntax-case stx ()
    [(_ (head args ...) body body-rest ...)
       (let* ([ctx (syntax-local-make-definition-context)]          ; <- These two lines added 
              [_ (syntax-local-bind-syntaxes (list #'head) #f ctx)] ; <--/
              [define/racket (syntax/loc stx (define (head args ...) body body-rest ...))]
              [fully-expanded (local-expand define/racket 'top-level (list) ctx)])
           fully-expanded)]
    [(_ id expr) (syntax/loc stx (define id expr))]))

解决了问题（local expanded成功将procedure扩展成define-values），但是创建了另外一个：

module: out-of-context identifier for definition in: sum

指向总和的定义。原因可能是扩展器将标识符绑定到 ctx 中的一个，而不是当前上下文中的 head。

直觉上这似乎不是一个罕见的问题，但我无法通过网络找到解决方案。我认为我应该以某种方式使用 local-expand/capture-lifts 和 syntax-local-lift-expression，但我不知道如何正确使用它。有人可以澄清发生了什么事吗and/or 提示如何修复它？

Answer 1

让我们在顶级 (repl) 中尝试您的第一个程序：

#lang racket
(define-syntax (define/expand stx)
  (syntax-case stx ()
    [(_ (head args ...) body body-rest ...)
     (let*
         ([define/racket  (syntax/loc stx (define (head args ...) body body-rest ...))]
          [fully-expanded (local-expand define/racket 'top-level (list))])
       fully-expanded)]
    [(_ id expr)
     (syntax/loc stx (define id expr))]))

然后在回复中：

Welcome to DrRacket, version 6.6.0.3--2016-07-28(-/f) [3m].
Language: racket, with debugging [custom]; memory limit: 1024 MB.
> (define/expand (sum n)
  (if (<= n 0)
      0
      (+ n (sum (- n 1)))))
.#<syntax:3:2 (define-values (sum) (lambda ...>
> (sum 5)
15

这表明您的程序在顶层运行。

相同方法在模块上下文中不起作用的原因是 #%module-begin 使用表格的部分扩展在扩展表达式之前检测定义。换句话说 define/expand 必须告诉 #%module-begin 它扩展为 sum 的定义，但必须延迟使用 local-expand 直到 #%module-begin 检测到所有在模块级别绑定标识符。

这建议采用两步法：

#lang racket

(define-syntax (delay-expansion stx)
  (syntax-case stx ()
    [(_delay-expansion more ...)
     (let ([fully-expanded (local-expand #'(lambda () more ...) 'module (list))])
       (display fully-expanded)
       fully-expanded)]))

(define-syntax (define/expand stx)
  (syntax-case stx ()
    [(_ (head args ...) body body-rest ...)
     (syntax/loc stx
       (define (head args ...)
         ((delay-expansion
           body body-rest ...))))]
    [(_ id expr)
     (syntax/loc stx
       (define id expr))]))


(define/expand (sum n)
  (if (<= n 0)
      0
      (+ n (sum (- n 1)))))

(sum 5)

在此处查看更多信息：https://groups.google.com/d/msg/racket-users/RB3inP62SVA/54r6pJL0wMYJ

Racket：局部扩展递归定义

Racket: local-expanding recursive definitions

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