解决Scheme中custom-cons在过程内的语法关键字引用错误

最小工作代码示例 #

(define (demo-tree)
  (custom-cons 0 1))
(define-syntax custom-cons
  (syntax-rules ()
    (
    ;  (_ x y)
     (custom-cons x y)
     (cons-stream x y)
     )))
(custom-cons 0 1)
(demo-tree)
(custom-cons 0 1)

问题现象 #

仅调用(demo-tree)时会报错：;;Variable reference to a syntactic keyword: custom-cons，其余直接调用(custom-cons 0 1)的情况均可正常运行。

问题原因 #

代码顺序错误：先定义了过程demo-tree，此时custom-cons还未被定义为宏，过程内的custom-cons被标记为普通变量；后续定义custom-cons宏后，顶层的调用会被正确展开，但已定义完成的demo-tree过程不会重新触发宏展开——因为过程在定义时已完成编译，内部代码不会再被宏处理器识别。

另外要明确：define-syntax定义的是句法关键字，这类关键字仅在代码的编译/加载阶段被宏展开器处理，运行时过程体内的代码不会触发宏展开，因此如果过程定义时宏尚未存在，就会出现变量引用错误。

解决方法 #

调整代码顺序，先定义宏，再定义使用该宏的过程，修正后的代码如下：

; 先定义custom-cons宏
(define-syntax custom-cons
  (syntax-rules ()
    ((custom-cons x y)
     (cons-stream x y))))

; 再定义依赖该宏的过程
(define (demo-tree)
  (custom-cons 0 1))

; 测试调用
(custom-cons 0 1)
(demo-tree)
(custom-cons 0 1)

这样在定义demo-tree时，custom-cons已经是已知的句法关键字，宏展开器会在过程编译阶段就把(custom-cons 0 1)替换成(cons-stream 0 1)，运行时就不会出现变量引用错误了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者An5Drama