Du weißt bereits, wie du eine Quotation aus einzelnen Teilen zusammensetzt und ausführst. Eine Quotation ist einfach eine Sequenz von Code, also gelten die Sequenz-Wörter, die du kennst, auch für sie:
USING: kernel math prettyprint quotations sequences ;
{ [ 1 ] [ 2 + ] [ 3 * ] } concat >quotation call . ! => 9
[ 1 + ] dup append . ! => [ 1 + 1 + ]
append verbindet zwei Quotations, concat flacht ein Array aus ihnen ab, map verwandelt Daten in Quotations, und >quotation macht das Ergebnis aufrufbar. MACRO: nimmt genau diese Fähigkeit und verlagert sie in die Compilezeit.
Was ein Makro ist
Eine MACRO:-Definition sieht aus wie ein gewöhnliches Wort, aber ihr Rumpf läuft während dein Programm kompiliert wird, nicht während es läuft. Der Rumpf muss eine Quotation auf dem Stack hinterlassen. Der Compiler fügt diese Quotation dann an der Aufrufstelle ein: Er ersetzt den Makroaufruf durch den Code, den der Rumpf erzeugt hat. Zur Laufzeit ist kein Makro mehr übrig, nur der generierte Code.
USING: kernel macros sequences ;
MACRO: twice ( quot -- spliced )
dup append ;
Überall dort, wo du [ 1 + ] twice schreibst, macht der Compiler Folgendes:
- er führt den Rumpf mit
[ 1 + ] auf dem Stack aus,
-
dup append baut die Quotation [ 1 + 1 + ] auf,
- er fügt deren Code,
1 + 1 +, an dieser Stelle ein.
Ein Wort, das twice aufruft, wird also kompiliert, als hättest du 1 + 1 + von Hand geschrieben:
: inc-twice ( x -- y ) [ 1 + ] twice ;
5 inc-twice . ! => 7
Der entscheidende Gegensatz: Ein normales Wort, das eine Quotation entgegennimmt, ruft sie zur Laufzeit mit call auf. Ein Makro ruft nie etwas auf. Es übergibt dem Compiler neuen Code, den dieser an seiner Stelle kompiliert.
Eingabewerte müssen Literale sein
Weil der Rumpf zur Compilezeit läuft, müssen die Eingabewerte eines Makros dann bekannt sein. An der Aufrufstelle müssen sie Literale sein: eine [ … ]-Quotation, eine Zahl, ein Array, ein String. Einen Wert, der erst zur Laufzeit existiert, kann man einem Makro nicht übergeben.
! DOCTEST: SKIP — illustrative call sites, not standalone code
[ 1 + ] twice ! ok: the quotation is a literal
[ 1 + ] 3 repeat-quot ! ok: the quotation and the number are literals
Der Werkzeugkasten
Der Rumpf eines Makros ist gewöhnlicher Code, der eine Quotation zurückgibt. Die Wörter, die du schon kennengelernt hast, erledigen den Großteil der Arbeit:
| um … zu bauen |
verwendest du |
[ A B ] aus [ A ] und [ B ]
|
append |
| eine Quotation aus einem Array aus ihnen |
concat >quotation |
| eine Quotation pro Element einer Sequenz |
map, dann concat >quotation
|
Zwei weitere Wörter aus sequences und kernel vervollständigen den Werkzeugkasten.
<repetition> (in sequences) erzeugt eine Sequenz aus n Kopien eines Elements. Ihr Stack-Effekt ist ( length elt -- repetition ): Die Anzahl kommt zuerst. Das Ergebnis ist eine virtuelle Sequenz, also flachst du sie auf die übliche Weise ab:
3 [ 1 + ] <repetition> concat >quotation . ! => [ 1 + 1 + 1 + ]
curry (in kernel) stellt einer Quotation einen Wert voran und erzeugt so eine neue Quotation, die diesen Wert zuerst auf den Stack legt:
3 [ + ] curry . ! => [ 3 + ]
{ 1 2 3 } [ . ] curry . ! => [ { 1 2 3 } . ]
Mit curry backst du ein bestimmtes Element in eine Quotation ein, und genau das macht aus { 10 20 30 } und [ + ] die Quotationen [ 10 + ] [ 20 + ] [ 30 + ].
Warum das einfacher ist, als es klingt
In manchen Sprachen brauchen Makros eine spezielle Quote-/Unquote-Syntax und zusätzliche Maschinerie, um Namenskonflikte zu vermeiden. Factor braucht nichts davon: Eine Quotation ist bereits eine Sequenz von aufgelösten Wörtern. Der Parser hat jedes dup, + und append nachgeschlagen, als er die [ … ] gelesen hat. Der Rumpf eines Makros ist also einfach die Sequenzbearbeitung, die du ohnehin schon machst. Sie gibt nur eben eine Quotation zurück.
Ein naher Verwandter: $[ … ]
Ein Makro gibt eine Quotation zurück, die in einen Aufruf eingefügt wird. Wenn du stattdessen einen einfachen Wert möchtest, der zur Parsezeit berechnet wird, dann führt $[ code ] den code aus, während die Datei gelesen wird, und faltet das Ergebnis als Literal in den Quelltext ein:
! DOCTEST: SKIP — compile-time value, shown for contrast
USING: calendar literals ;
CONSTANT: build-time $[ now ]
$[ … ] stammt aus dem Vokabular literals, das die Wörter sammelt, mit denen man Parsezeit-Ergebnisse in Literale interpoliert. Es ist der Vollständigkeit halber erwähnt. Die vier Schablonen, die du schreiben wirst, twice, repeat-quot, compose-many und each-literal, sind alle MACRO:-Deklarationen.
Lernübung
