Tema 5: Macros. Sesión 14: Macros

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Tema 5: Macros

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Hoy veremos...

• Conceptos generales

• Quasiquotation

• Macros en Scheme

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Referencias

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Definición de macro

• Una macro consiste en una plantilla o meta-expresión que define un patrón de sustitución formado por unas variables libres y unas expresiones

textuales.

• Es una técnica de generación de código

• Se realiza en la fase de preprocesamiento (en lenguajes compilados como C o C++)

• Previamente a la evaluación de la expresión (en lenguajes interpretados)

• Las macros son un meta-lenguaje, en el sentido de que permiten controlar y definir expresiones del propio lenguaje

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Evolución histórica de las macros

• Orígen de las macros: ensamblador

• Se incorporan en lenguajes más próximos al ensamblador como C y en lenguajes avanzados como LISP o Scheme como una posibilidad de extender el lenguaje

• En la actualidad no se usan demasiado, aunque su característica de meta-programación ha dejado una huella muy importante en los lenguajes de programación:

• Anotaciones en Java

• Scaffolding en Ruby & Rails

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Macros en C

• Ejemplos de Macros:

• Una llamada a la macro:

• Se sustituirá (expansión de la macro) por:

#define LINE_LEN 80

#define MAX(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

#define SWAP(a,b) {int t = (a); (a) = (b); (b) = t;}

x = MAX(p+q, r+s);

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Las macros permiten definir nuevos lenguajes

• Ejemplo en C:

• Lo probamos:

• Esta posibilidad es mucho más potente en las macros de Scheme

• Lenguajes de dominio: las universidades y departamentos de investigación inventan lenguajes adaptados especificamente a dominios específicos como robótica. Es muy fácil diseñar prototipos de estos lenguajes con las macros de Scheme #define then #define begin { #define end ;} if (i > 0) then begin a = 1; b = 2 end

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Problemas de la expansión en C

• El preprocesador de C extiende la macro de forma ciega sin tener ninguna relación con el proceso de compilación posterior

• Esto puede producir errores. Por ejemplo, si llamamos a MAX(x++, y++) la

expansión de la macro produce el siguiente resultado:

• LISP y Scheme utilizan las llamadas macros higiénicas que encapsulan implícitamente sus argumentos y evitan los errores de las macros de C

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Quasiquotation

• La forma especial quasiquote junto con unquote permite evaluar de forma

arbitraria las expresiones que nos interesan en una lista:

• Se utiliza el símbolo backquote y la coma: (define bar 2)

(quasiquote (foo (unquote bar) baz)) --> (foo 2 baz)

`(foo ,bar baz) --> (foo 2 baz)

(define a 2) (define b 'hola) '(1 a b) (quasiquote (1 ,a ,b)) `(1 ,a ,b) `(1 ,a ,b ,c) `(1 ,+ ,-)

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Macros en Scheme

• Se basan en las formas especiales define-syntax y syntax-rules

• Sintaxis de una macro:

• Ejemplo: mi-or (define-syntax <keyword> (syntax-rules (<literales>) ((<patron-1> <plantilla-1>) ... (<patron-n> <plantilla-n>)))) (define-syntax mi-or (syntax-rules () ((mi-or) #t) ((mi-or e) e) ((mi-or e1 e2 e3 ...) (if e1 #t (mi-or e2 e3 ...)))))

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Reglas de evaluación de una macro

• Para evaluar una llamada a una macro (op exp_1 ... exp_n) debemos

seguir las siguientes reglas:

• Buscar la definición de la macro. Buscar la forma especial define-syntax en la que aparece op como clave.

• Emparejar. Buscar en la definición de la macro la regla sintáctica con la que es posible emparejar la expresión (op exp_1 ... exp_n) que

estamos evaluando. Si hay más de una regla con la que se puede emparejar la expresión, escogemos la primera de ellas.

• Transformar. Aplicar la regla para transformar la expresión.

• Evaluar. Evaluar la expresión resultante. En el caso en que la expresión resultante contenga una llamada a una macro se evaluará siguiendo estas mismas reglas.

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Expansión de una macro

• Expansión de la llamada a la macro:

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Sintaxis alternativas válidas

(define-syntax mi-or (syntax-rules () ((_) #t) ((_ e) e) ((_ e1 e2 e3 ...) (if e1 #t (mi-or e2 e3 ...))))) (define-syntax mi-or (syntax-rules () ((op) #t) ((op e) e) ((op e1 e2 e3 ...) (if e1 #t (mi-or e2 e3 ...)))))

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Depuración de macros

(define-syntax mi-or (syntax-rules () ((op) ‘#t) ((op e) ‘e) ((op e1 e2 e3 ...) ‘(if e1 #t (mi-or e2 e3 ...)))))

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Macro

make-procedure

(define-syntax make-procedure

(syntax-rules ()

((make-procedure (x ...) expr ...) (lambda (x ...) expr ...))))

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Macro

mi-let

(define-syntax mi-let (syntax-rules ()

((mi-let ((x v) ...) e ...)

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Macro

mi-cond

(define-syntax mi-cond

(syntax-rules (=> else)

((mi-cond (else => expr)) expr)

((mi-cond (test1 => expr1)) (if test1 expr1))

((mi-cond (test1 => expr1) (test2 => expr2) ...)

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Macro

multi-print

(paradigma procedural)

(define-syntax multi-print

(syntax-rules ()

((multi-print arg1 arg2 ...) (begin (print arg1)

(newline)

(multi-print arg2 ...))) ((multi-print) #t)))

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Macro

when

(paradigma procedural)

(define-syntax when

(syntax-rules ()

((when condition expr1 expr2 ...)