Clojure: Gensym

А теперь затронем еще одну важную тему в макросах, а точнее, их гигиеничность. Почему это важно? Рассмотрим для начала примеры:

(defmacro return-some-list [x]
  (list 'let ['one 5]
  ['one x]))

(return-some-list 1)
[5 1]

Пока что все в порядке, но теперь добавим переменную one в наше пространство имен:

(def one 1)

(return-some-list one)
[5 5]

Совсем не то, что ожидалось, не правда ли? Помните, что аргументы переданные в макрос не вычисляются и из-за того, что мы возвращаем символ one в контексте вызова формы let, значение one перетирается 5.

(macroexpand-1 '(return-some-list one))
(let [one 5] [one one]) ; one здесь равняется 5

Этот эффект называется symbol capture или variable capture (захват/перекрытие символа или переменной, если переводить на русский), одна из частых ошибок, возникающих при создании макросов.

Можно попытаться процитировать объявление внутри макроса, однако это вызовет исключение. Попробуем:

(defmacro return-some-list [x]
  `(let [one 5]
    [one ~x]))
#'user/return-some-list

(return-some-list one)
Syntax error macroexpanding clojure.core/let .
user/one - failed: simple-symbol? at: [:bindings :form :local-symbol] spec: :clojure.core.specs.alpha/local-name

Это происходит из-за того, что let принимает только простые символы, в то время как сложные символы - нет (на англ. fully-qualified symbols). Так как источник ошибки уходит глубоко во внутренности Clojure и потребует немало времени и сил, чтобы понять, что вообще происходит, создатели языка позаботились об этом понятным исключением failed: simple-symbol?.

(simple-symbol? 'one)
true

(simple-symbol? 'user/one) ; в этом символе участвует еще и пространство имен
false

Однако, чтобы решить проблему с перекрытием объявления one, мы бы могли использовать какое-нибудь уникальное название и Clojure представляет такую возможность благодаря gensym!

(gensym)
G__2144 ; у вас скорее всего вывод будет отличаться

Проблема с перекрытием объявлений достаточно распространенная, поэтому в Clojure есть синтаксический сахар под это дело, называется он autogensym или #:

`(one#)
(one__2148__auto__)

(simple-symbol? `one#)
true

А теперь воспользуемся полученными знаниями для нашего макроса, в котором происходило перекрытие one:

(defmacro return-some-list [x]
  `(let [one# 5]
      [one# ~x]))

(return-some-list one)
[5 1] ; работает!

Вот и все, это почти все инструменты, которые используются при написании макросов, однако нужно обсудить еще несколько важных вещей в следующем упражнении.

Задание

Создайте макрос auto-sum, внутри которого объявляется символ my-var со значением 10 и складывается с переданным в макрос числом (не забывайте про перекрытие объявлений!).