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Lisp的永恒之道

Lisp采用單一的S表達(dá)式語法表達(dá)不同的語義，實(shí)現(xiàn)了語法和語義解耦。這使得Lisp具有強(qiáng)大的語義構(gòu)造能力，擅長于構(gòu)造DSL實(shí)現(xiàn)面向語言編程，而宏使得Lisp具有自解釋能力，讓不同DSL之間的轉(zhuǎn)換游刃有余。進(jìn)入Lisp的世界應(yīng)當(dāng)從理解面向語言編程入門，這是Lisp之道，而函數(shù)式編程和宏皆為Lisp之器，以道馭器方為正途。

Lisp之魅

長久以來，Lisp一直被許多人視為史上最非凡的編程語言。它不僅在50多年前誕生的時候帶來了諸多革命性的創(chuàng)新并極大地影響了后來編程語言的發(fā)展，即使在一大批現(xiàn)代語言不斷涌現(xiàn)的今天，Lisp的諸多特性仍然未被超越。當(dāng)各式各樣的編程語言擺在面前，我們可以從運(yùn)行效率、學(xué)習(xí)曲線、社區(qū)活躍度、廠商支持等多種不同的角度進(jìn)行評判和選擇，但我特別看中的一點(diǎn)在于語言能否有效地表達(dá)編程者的設(shè)計思想。學(xué)習(xí)C意味著學(xué)習(xí)如何用過程表達(dá)設(shè)計思想，學(xué)習(xí)Java意味著學(xué)習(xí)如何用對象表達(dá)設(shè)計思想，而雖然Lisp與函數(shù)式編程有很大的關(guān)系，但學(xué)習(xí)Lisp絕不僅僅是學(xué)習(xí)如何用函數(shù)表達(dá)設(shè)計思想。實(shí)際上，函數(shù)式編程并非Lisp的本質(zhì)，即使在已經(jīng)掌握lambda、高階函數(shù)、閉包、惰性求值等函數(shù)式編程概念之后，學(xué)習(xí)Lisp仍然能夠大大加深我們對編程的理解。學(xué)習(xí)Lisp所收獲的是如何自由地表達(dá)設(shè)計思想，這正是Lisp最大的魅力所在，也是這門古老的語言仍然具有很強(qiáng)生命力的根本原因。

Lisp之源

Lisp意為列表處理(List Processing)，源自設(shè)計者John McCarthy于1960年發(fā)表的一篇論文《符號表達(dá)式的遞歸函數(shù)及其機(jī)器計算》。McCarthy在這篇論文中向我們展示了用一種簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)S表達(dá)式(S-expression)來表示代碼和數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建一種完整的語言。Lisp語言形式簡單、內(nèi)涵深刻，Paul Graham在《Lisp之根源》中將其對編程的貢獻(xiàn)與歐幾里德對幾何的貢獻(xiàn)相提并論。

Lisp之形

然而，與數(shù)學(xué)世界中簡單易懂的歐氏幾何形成鮮明對比，程序世界中的Lisp卻一直是一種古老而又神秘的存在，真正理解其精妙的人還是少數(shù)。從表面上看，Lisp最明顯的特征是它“古怪”的S表達(dá)式語法。S表達(dá)式是一個原子(atom)，或者若干S表達(dá)式組成的列表(list)，表達(dá)式之間用空格分開，放入一對括號中。“列表“這個術(shù)語可能會容易讓人聯(lián)想到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表之類的線形結(jié)構(gòu)，實(shí)際上，Lisp的列表是一種可嵌套的樹形結(jié)構(gòu)。下面是一些S表達(dá)式的例子:

foo
()
(a b (c d) e)
(+ (* 2 3) 5)
(defun factorial (N)
    (if (= N 1)
        1
        (* N (factorial (- N 1)))
    )
)

據(jù)說，這個古怪的S表達(dá)式是McCarthy在發(fā)明Lisp時候所采用的一種臨時語法，他實(shí)際上是準(zhǔn)備為Lisp加上一種被稱為M表達(dá)式(M-expression)的語法，然后再把M表達(dá)式編譯為S表達(dá)式。用一個通俗的類比，S表達(dá)式相當(dāng)于是JVM的字節(jié)碼，而M表達(dá)式相當(dāng)于Java語言，但是后來Lisp的使用者都熟悉并喜歡上了直接用S表達(dá)式編寫程序，并且他們發(fā)現(xiàn)S表達(dá)式有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，所以M表達(dá)式的引入也就被無限期延遲了。

許多Lisp的入門文章都比較強(qiáng)調(diào)Lisp的函數(shù)式特性，而我認(rèn)為這是一種誤導(dǎo)。作為Lisp的語法基礎(chǔ)，Lisp最大的奧秘不在函數(shù)式編程，而就在S表達(dá)式本身。“S表達(dá)式”是程序的一種形，正如“七言”是詩的一種形，“微博”是信息的一種形。人們常認(rèn)為語法形式不重要，重要的是語言的語義，比如，Java用throw關(guān)鍵字表示“拋出異常”，而Python用raise關(guān)鍵字，二者語法形式不同，但并無語義上的差別。不過，有時候形式的結(jié)構(gòu)特征的確非常重要。唐詩與宋詞有著不同的韻味，難道與詩詞的形式?jīng)]有關(guān)系？微博和博客都可以作為信息交流的工具，但二者在文化內(nèi)涵上完全不同，難道也與形式?jīng)]有關(guān)系？語法是語義的載體，形式是實(shí)質(zhì)的寄托，要表達(dá)不同的實(shí)質(zhì)，必須有與之配合的形式，因此，Lisp之所以成為非凡的語言，離不開它非凡的語法形式：S表達(dá)式。

Lisp之道

一門語言能否有效地表達(dá)編程者的設(shè)計思想取決于其抽象機(jī)制的語義表達(dá)能力。根據(jù)抽象維度的不同，常見的語言抽象機(jī)制形成了面向過程、面向?qū)ο蟆⒑瘮?shù)式、并發(fā)式等不同的范式。當(dāng)我們采用某一種語言，基本上就表示我們已經(jīng)“面向xxx“了，我們的思維方式和解決問題的手段就會依賴于語言所提供的抽象方式。比如，采用Java語言通常意味著采用面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計；采用Erlang通常意味著按Actor模型對并發(fā)任務(wù)進(jìn)行建模。

有經(jīng)驗(yàn)的程序員都知道，無論是面向xxx編程，程序設(shè)計都有一條“抽象原則“：what與how解耦，即把語義的聲明式表達(dá)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)分開，使得程序更容易理解，也更具靈活性。但是，普通語言的問題就在于表達(dá)what的手段非常有限，無非是過程、類、接口、函數(shù)、Actor等幾種語義，這就要求我們在分析建模時必須把領(lǐng)域模型抽象為這些基本語義。但這往往不是許多領(lǐng)域問題最自然的抽象方式，比如，你完全可以在C語言中通過若干函數(shù)來做到make file所做的事情，但C代碼很難像make file那樣聲明式地體現(xiàn)出target、depends等語義，它們只會作為實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)被淹沒在一個個的C函數(shù)之中。對于自動化構(gòu)建問題來講，最自然的抽象應(yīng)該是像make file一樣把target、depends語義作為“一等公民”，這樣我們一看make file就知道有哪些target，它們之間有何種依賴關(guān)系。也就是說在描述文件依賴關(guān)系的能力上make file顯然比C語言更加強(qiáng)大。采用面向?qū)ο蠡蚴呛瘮?shù)式等其它范式去實(shí)現(xiàn)make file的功能也會遇到同樣的困難，這是因?yàn)閠arget、depends語義所代表的抽象維度與面向過程、面向?qū)ο笠约昂瘮?shù)式編程的抽象維度是正交的。

用普通語言解決領(lǐng)域問題所遇到的困難背后正是這些語言的“剛性”特征，它要求我們必須以語言的抽象維度去分析和解決問題，雖然有時候這顯得不那么自然。這種剛性與我們上一節(jié)中談到的語法和語義之間的關(guān)系有著緊密的聯(lián)系。因?yàn)椋魏我婚T編程語言所提供的語法形式都是有限的，而普通語言中語法和語義是緊耦合關(guān)系，比如，C語言中printf("hello %s", name)符合函數(shù)調(diào)用語法，它表達(dá)了函數(shù)調(diào)用語義，除此之外別無他義；Java中interface IRunnable { ... }符合接口定義語法，它表達(dá)了接口定義語義，除此之外別無他義。在語法和語義緊耦合關(guān)系下，普通語言所能表達(dá)的語義類型也是有限的，不能憑空創(chuàng)造出更多設(shè)計之外的語義。

而Lisp與此截然不同，雖然它只提供S表達(dá)式這一種語法形式，比普通語言更加精簡，但神奇的是Lisp所能表達(dá)的語義是無限的！無限？！為什么？這可能嗎？我們馬上就要揭開Lisp的神秘面紗了。當(dāng)你看到Lisp的(f a (b c))的時候，你會想到什么？會不會馬上聯(lián)想到函數(shù)求值或是宏擴(kuò)展？就像在C語言里看到gcd(10, 15)馬上想到函數(shù)調(diào)用，或者在Java里看到class A馬上想到類定義一樣。如果真是這樣，這就是你理解Lisp的一道障礙，因?yàn)槟阋呀?jīng)習(xí)慣了順著語言去思考，總是在想這一句話機(jī)器怎么解釋執(zhí)行？那一句話又對應(yīng)語言的哪個特性？理解Lisp要反過來，讓語言順著你，Lisp的(f a (b c))可以是任何語義，完全由你來定，它可以是函數(shù)定義、類定義、數(shù)據(jù)庫查詢、文件依賴關(guān)系，異步任務(wù)的執(zhí)行關(guān)系，業(yè)務(wù)規(guī)則 ...

下面我準(zhǔn)備先通過幾個具體的例子逐步展示Lisp的本質(zhì)。需要說明的是，由于Lisp的S表達(dá)式和XML的語法形式都是一種樹形結(jié)構(gòu)，在語義表達(dá)方面二者并無本質(zhì)的差別，為了理解方便，下面我暫且用多數(shù)人更為熟悉的XML來寫代碼，請記住我們可以很輕易地把XML代碼和Lisp代碼相互轉(zhuǎn)換。

首先，我們可以輕易地用XML來定義一個求兩個數(shù)最大公約數(shù)的函數(shù)：

<func name='gcd' return_type='int'>
    <params>
        <a type='int'/>
        <b type='int'/>
    </params>
    <body>
        <if>
           <equals>
               <a/>
               <int>0</int>
           </equals>
        </if>
        <then>
            <return><b/></return>
        </then>
        <else>
            <return>
                <gcd>
                    <modulo><b/><a/></modulo>
                    <a/>
                </gcd>
            </return>
        </else>
    </body>
</func>

其次，我們可以用它來定義類：

<class name="Computer">
    <field access="private" type="MainBoard" name="main-board" />
    <field access="private" type="CPU" name="cpu" />
    <field access="private" type="Memory" name="memory" />
    <method access="public" return_type="boolean" name="powerOn" />
        <params>...</params>
        <body>...</body>
    </method>
    <method access="public" return_type="boolean" name="powerOff" />
        <params>...</params>
        <body>...</body>
    </method>
</class>

還可以輕易地用它來編寫關(guān)系查詢：

<sql>
    <select>
        <column name="employees.id" />
        <column name="bonus.amount" />
    </select>
    <from>
        <table name="employees" />
        <table name="bonus" />
    </from>
    <where>
        <equals>
            <column name="employees.id" />
            <column name="bonus.employee_id" />
        </equals>
    </where>
</sql>

還可以用它來實(shí)現(xiàn)類似make file的自動化構(gòu)建(語法取自ant)：

<project name="MyProject" default="dist" basedir=".">
    <property name="src" location="src"/>
    <property name="build" location="build"/>
    <property name="dist"  location="dist"/>
    <target name="init">
        <mkdir dir="${build}"/>
    </target>
    <target name="compile" depends="init" description="compile the source " >
        <javac srcdir="${src}" destdir="${build}"/>
    </target>
    <target name="dist" depends="compile" description="generate the distribution" >
        <mkdir dir="${dist}/lib"/>
        <jar jarfile="${dist}/lib/MyProject-${DSTAMP}.jar" basedir="${build}"/>
    </target>
    <target name="clean" description="clean up" >
        <delete dir="${build}"/>
        <delete dir="${dist}"/>
    </target>
</project>

一口氣舉了這么多個例子，不知道你是否發(fā)現(xiàn)了XML和S表達(dá)式這類樹形語法在語義構(gòu)造方面有著特別的“柔性”？我們可以輕易地用樹形語法構(gòu)造出函數(shù)、變量、條件判斷語義，類、屬性、方法語義，可以輕易地構(gòu)造出關(guān)系模型的select、where語義，還可以輕易地構(gòu)造出make的target、depends語義，等等數(shù)不清的語義。在普通語言里，你可以定義一個函數(shù)、一個類，但你無法為C語言增加匿名函數(shù)特性，也沒法給Java語言加上RAII語義，甚至連自己創(chuàng)造一個foreach關(guān)鍵字都不行，而自定義語義意味著在Lisp之上你創(chuàng)造了一門語言！不管是面向過程，面向?qū)ο螅瘮?shù)式，還是關(guān)系模型，在Lisp里統(tǒng)統(tǒng)都變成了一種DSL，而Lisp本身也就成了一種定義語言的語言，即元語言(Meta Language)。

Lisp的柔性與S表達(dá)式有著密切的關(guān)系。Lisp并不限制你用S表達(dá)式表達(dá)什么語義，同樣的S表達(dá)式語法可以表達(dá)各種不同領(lǐng)域的語義，這就是語法和語義解耦。在有限的語法規(guī)則下，如果說普通語言的剛性源于“語法和語義緊耦合”，那么Lisp的柔性正是源于“語法和語義解耦”！這使得Lisp可以隨意地構(gòu)造各種領(lǐng)域的DSL，而不強(qiáng)制用某一種范式或是領(lǐng)域視角去分析和解決問題。本質(zhì)上，Lisp編程代表了一種超越了普通編程范式的范式，這就是Lisp之道：面向語言編程(LOP, Language Oriented Programming)。Wikipedia上是這樣描述LOP的：

Language oriented programming (LOP) is a style of computer programming in which, rather than solving problems in general-purpose programming languages, the programmer creates one or more domain-specific languages for the problem first, and solves the problem in those languages ... The concept of Language Oriented Programming takes the approach to capture requirements in the user's terms, and then to try to create an implementation language as isomorphic as possible to the user's descriptions, so that the mapping between requirements and implementation is as direct as possible.

LOP范式的基本思想是從問題出發(fā)，先創(chuàng)建一門描述領(lǐng)域模型的DSL，再用DSL去解決問題，它具有高度的聲明性和抽象性。SQL、make file、CSS等DSL都可以被認(rèn)為是LOP的具體實(shí)例，下面我們再通過兩個常見的例子來理解LOP的優(yōu)勢。

例1：在股票交易系統(tǒng)中，交易協(xié)議定義了若干二進(jìn)制的消息格式，交易所和客戶端需要對消息進(jìn)行編碼和解碼。

消息格式是一種抽象的規(guī)范，本身不對語言做任何的限制，你可以用C，C++，Java，或者Python。普通的實(shí)現(xiàn)方式是按照消息格式規(guī)范，在相應(yīng)的語言中定義消息結(jié)構(gòu)，并編寫相應(yīng)的編解碼函數(shù)。假設(shè)為一個消息定義結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)編解碼函數(shù)的工作量為M，不同消息類型的數(shù)量為N，這種方式的工作量大致為M*N。也就是說每增加一種消息類型，就需要為該消息定義結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)編解碼函數(shù)，引入bug的可能性當(dāng)然也和M*N成正比。如果仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，各個消息結(jié)構(gòu)其實(shí)是高度類似的，編解碼函數(shù)也大同小異，但是普通語言卻找不到一種抽象機(jī)制能表達(dá)這種共性，比如，我們無法通過面向?qū)ο蟮姆椒ǘx一個基類把消息結(jié)構(gòu)的共性抽象出來，然后讓具體的消息去繼承它，達(dá)到復(fù)用的目的。這正是由于普通語言的抽象維度限制所致，在普通語言中，你只能從函數(shù)、類、接口等維度對事物進(jìn)行抽象，而恰好消息格式共性所在的維度與這些抽象維度并不匹配。

其實(shí)，不同消息類型的共性在于它們都具有相同的領(lǐng)域語義，比如，“某字段是另一個字段的md5碼”就是一種消息格式的領(lǐng)域語義，這種領(lǐng)域語義是OOP的抽象機(jī)制無法描述的，但是我們卻可以通過DSL直接聲明式地描述它。LOP的思路是先創(chuàng)建一門消息定義DSL，比如，類似Google的Protocol Buffer，Android的AIDL。然后，通過DSL編寫消息定義文件，直接聲明式地描述消息的結(jié)構(gòu)特征，比如，我們可以聲明式地描述“某字段是另一個字段的md5碼”。我們還需要為DSL開發(fā)編譯器用于生成C、Java等通用語言的消息定義和編解碼函數(shù)。

有了消息定義DSL和編譯器之后，由于DSL編寫消息定義是一種高度聲明式的編程方法，每增加一種消息只需要多編寫一個消息定義文件而已，工作量幾乎可以忽略不計。所有的工作量都集中在DSL的設(shè)計和編譯器的開發(fā)上，工作量是一個常數(shù)C，與消息的數(shù)量沒有關(guān)系；質(zhì)量保證方面也只需要關(guān)注編譯器這一點(diǎn)，不會因?yàn)樵黾有碌南㈩愋投隻ug。

例2：在圖書管理系統(tǒng)中，需要支持在管理界面上對書籍、學(xué)生、班級等各種實(shí)體進(jìn)行管理操作。

如果按傳統(tǒng)的三層架構(gòu)，一般需要在后端程序中為每一種實(shí)體定義一個類，并定義相應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)CRUD操作，與之相應(yīng)的，還需要在前端頁面中為每一個實(shí)體編寫相應(yīng)的管理頁面。這些實(shí)體類的CRUD操作都是大同小異的，但細(xì)節(jié)又各不相同，雖然我們很想復(fù)用某些共同的設(shè)計實(shí)現(xiàn)，但OOP所提供的封裝、繼承、多態(tài)等抽象機(jī)制不足以有效捕獲實(shí)體之間的共性，大量的代碼還是必須放在子類中來完成。比如，Student和Book實(shí)體類的實(shí)現(xiàn)非常相似，但是如果要通過OOP的方式去抽象它們的共性，得出的結(jié)果多半是Entity這樣的大而空的基類，很難起到復(fù)用的效果。

其實(shí)，不同實(shí)體之間的共性還是在于它們具有相同的領(lǐng)域語義，比如：實(shí)體具有屬性，屬性具有類型，屬性具有取值范圍，屬性具有可讀取、可編輯等訪問屬性，實(shí)體之間有關(guān)聯(lián)關(guān)系等。LOP方法正是直接面向這種領(lǐng)域語義的。采用LOP方法，我們并不需要為每一個實(shí)體類單獨(dú)編寫CRUD方法，也不需要單獨(dú)編寫管理頁面，只需要定義一種DSL并實(shí)現(xiàn)其編譯器；然后，用DSL聲明式地編寫實(shí)體描述文件，去描述實(shí)體的屬性列表，屬性的類型、取值范圍，屬性所支持的操作，屬性之間的關(guān)系和約束條件等；最后，通過這個實(shí)體描述文件自動生成后端的實(shí)體類和前端管理頁面。采用LOP，不論前后端采用何種技術(shù)，Java也好，C#也好，JSP也好，ASP.NET也好，都可以自動生成它們的代碼。采用LOP的工作量和質(zhì)量都集中在DSL的設(shè)計和編譯器的開發(fā)，與實(shí)體的數(shù)量無關(guān)，也就是說，越是龐大的系統(tǒng)，實(shí)體類越多越是能體現(xiàn)LOP的優(yōu)勢。

通過上面兩個小例子我們可以感受到，LOP是一種面向領(lǐng)域的，高度聲明式的編程方式，它的抽象維度與領(lǐng)域模型的維度完全一致。LOP能讓程序員從復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)中解脫出來，把關(guān)注點(diǎn)集中在問題的本質(zhì)上，從而提高編程的效率和質(zhì)量。

接下來的問題是如果需要為某領(lǐng)域設(shè)計DSL，我們是應(yīng)該發(fā)明一門類似SQL這樣的專用DSL呢，還是用XML或S表達(dá)式去定義DSL呢？它們各有何優(yōu)缺點(diǎn)呢？

我認(rèn)為采用XML或S表達(dá)式定義DSL的優(yōu)點(diǎn)主要有：1) SQL、make file、CSS等專用DSL都只能面向各自的領(lǐng)域，而一個實(shí)際的領(lǐng)域問題通常是跨越多個領(lǐng)域的，有時我們需要將不同領(lǐng)域融合在一起，但是由于普通語言的剛性，多語言融合通常會是一件非常困難的事情，而XML和S表達(dá)式語法結(jié)構(gòu)的單一性和“代碼及數(shù)據(jù)”的特點(diǎn)使得跨領(lǐng)域融合毫無障礙。2) 在為DSL開發(fā)編譯器或解釋器的方面，二者難度不同。對XML和S表達(dá)式定義的DSL進(jìn)行語法分析非常簡單，相比之下，對SQL這樣的專用DSL進(jìn)行語法分析，雖然可以借助Lex、Yacc、ANTLR等代碼生成工具，但總的來講復(fù)雜度還是要明顯高一些。

當(dāng)然，XML和S表達(dá)式的優(yōu)點(diǎn)也正好是其缺點(diǎn)，由于XML和S表達(dá)式的語法形式是固定的，不能像專用DSL那樣自由地設(shè)計語法。所以，一般來講專用DSL的語法顯得更加簡潔。換句話說，XML和Lisp其實(shí)是在語法和語義間做了一個交換，用語法的限制換來了語義的靈活。

Lisp之器

接下來我們繼續(xù)探討DSL的解釋執(zhí)行問題。DSL代碼的解釋執(zhí)行一般分為3種典型的方式：1) 通過專門的解釋器解釋執(zhí)行；2) 編譯生成其他語言的代碼，再通過其他語言的解釋器解釋執(zhí)行(或編譯運(yùn)行)；3) 自解釋。比如，第1類的代表是SQL，上一節(jié)舉的兩個例子都屬于第2類，而第3類自解釋正是Lisp的特色。

為了理解自解釋，我們可以先從內(nèi)部DSL的解釋執(zhí)行說起。內(nèi)部DSL是指嵌入在宿主語言中的DSL，比如，Google Test單元測試框架定義了一套基于流暢接口(Fluent Interface)的C++單元測試DSL。從語義構(gòu)造的角度看，內(nèi)部DSL直接借用宿主語言的語法定義了自己的領(lǐng)域語義，是一種語法和語義解耦；從解釋執(zhí)行的角度看，內(nèi)部DSL是隨宿主語言的解釋器而自動解釋的，不需要像外部DSL一樣開發(fā)專門的解釋器，因而實(shí)現(xiàn)的代價很低。當(dāng)然，并不是說設(shè)計內(nèi)部DSL不用關(guān)心任何的解釋實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上，還是需要熟悉宿主語言的特性，并利用該特性使得DSL能隨著宿主語言的解釋器得到解釋執(zhí)行。

Lisp擁有強(qiáng)大的自解釋特性，這得益于獨(dú)一無二的Lisp之器：宏(macro)。宏使得Lisp編寫的DSL可以被Lisp解釋器直接解釋執(zhí)行，這在原理上與內(nèi)部DSL是相通的，只是內(nèi)部DSL一般是利用宿主語言的鏈?zhǔn)秸{(diào)用等特性，通常形式簡陋，功能有限，而Lisp的宏則要強(qiáng)大和靈活得多。

C語言中也有宏的概念，不過Lisp的宏與C語言的宏完全不同，C語言的宏是簡單的字符串替換。比如，下面的宏定義：

#define square(x) (x*x)

square(1+1)的期望結(jié)果是4，而實(shí)際上它會被替換成(1+1*1+1)，結(jié)果是3。這個例子說明，C語言的宏只在預(yù)編譯階段進(jìn)行簡單的字符串替換，對程序語法結(jié)構(gòu)缺乏理解，非常脆弱。Lisp的宏不是簡單的字符串替換，而是一套完整的代碼生成系統(tǒng)，它是在語法解析的基礎(chǔ)上把Lisp代碼從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，本質(zhì)上起到了普通語言編譯器的作用。不同的是，普通編譯器是把一種語言的代碼轉(zhuǎn)換為另一種語言的代碼，比如，Java編譯器把Java代碼轉(zhuǎn)換成Java字節(jié)碼；而Lisp宏的輸入和輸出都是S表達(dá)式，它本質(zhì)上是把一種DSL轉(zhuǎn)換為另一種DSL。下面的例子是宏的一個典型用法。

例3：假設(shè)Lisp解釋器已經(jīng)具備解釋執(zhí)行面向過程DSL的能力，需要實(shí)現(xiàn)類似ant的自動化構(gòu)建工具。

我們可以基于宏構(gòu)建一門類ant的DSL，宏的作用是把類ant DSL通過宏展開變成面向過程的DSL，最后被Lisp解釋器所解釋執(zhí)行。這樣用Lisp編寫的ant DSL就不需要被編譯為其他語言，也不需要像XML的ant一樣依賴于專門的解釋器了。

當(dāng)然，和開發(fā)專門的解釋器/編譯器相比，Lisp的宏也并非沒有缺點(diǎn)，宏難以理解，開發(fā)和調(diào)試更加困難。到底是開發(fā)專門的解釋器/編譯器還是直接采用宏應(yīng)該視具體情況而定。

總結(jié)

Lisp采用單一的S表達(dá)式語法表達(dá)不同的語義，實(shí)現(xiàn)了語法和語義解耦。這使得Lisp具有強(qiáng)大的語義構(gòu)造能力，擅長于構(gòu)造DSL實(shí)現(xiàn)面向語言編程，而宏使得Lisp具有自解釋能力，讓不同DSL之間的轉(zhuǎn)換游刃有余。進(jìn)入Lisp的世界應(yīng)當(dāng)從理解面向語言編程入門，這是Lisp之道，而函數(shù)式編程和宏皆為Lisp之器，以道馭器方為正途。