在Common Lisp中，您何時需要使用eval-when，以及您如何知道？

Question

eval-when的必需用途是爲了確保在編譯和使用宏時，宏所依賴的函數是可用的。但是，我想不出一個能證明不使用eval-when的後果的例子。

(defpackage :eval-when 
    (:use :cl)) 

(in-package :eval-when) 

(defun util-fun (x) (* x x)) 

(defmacro needs-help (x) `(let ((a (util-fun ,x))) a)) 

;; use it in the same file 

(defun use-the-macro (x) (needs-help x)) 

(use-the-macro 5) 

如果我理解正確的(defun util-fun ...)應eval-when包裹。

編輯：正如你從應答看到，還有這個例子的一個問題：它實際上並沒有在編譯時調用UTIL樂趣。這解釋了爲什麼不給出錯誤，因爲它不是錯誤。但這個問題仍然有效，因爲它凸顯了新用戶的困惑。通常我使用抄送CK來評估和加載文件

; SLIME 2.19 
CL-USER> (uiop:getcwd) 
#P"/home/anticrisis/dev/common-lisp/eval-when/" 
CL-USER> (compile-file "eval-when.lisp") 
; compiling file "/home/anticrisis/dev/common-lisp/eval-when/eval-when.lisp" (written 14 AUG 2017 11:30:49 AM): 
; compiling (DEFPACKAGE :EVAL-WHEN ...) 
; compiling (IN-PACKAGE :EVAL-WHEN) 
; compiling (DEFUN UTIL-FUN ...) 
; compiling (DEFMACRO NEEDS-HELP ...) 
; compiling (DEFUN USE-THE-MACRO ...) 
; compiling (USE-THE-MACRO 5) 

; /home/anticrisis/dev/common-lisp/eval-when/eval-when.fasl written 
; compilation finished in 0:00:00.009 
#P"/home/anticrisis/dev/common-lisp/eval-when/eval-when.fasl" 
NIL 
NIL 
CL-USER> (in-package :eval-when) 
#<PACKAGE "EVAL-WHEN"> 
EVAL-WHEN> (use-the-macro 3) 
; Evaluation aborted on #<UNDEFINED-FUNCTION USE-THE-MACRO {10035E1103}>. 
EVAL-WHEN> (needs-help 4) 
; Evaluation aborted on #<UNDEFINED-FUNCTION UTIL-FUN {100387FE33}>. 
EVAL-WHEN> (load "eval-when.lisp") 
T 
EVAL-WHEN> (use-the-macro 3) 
9 
EVAL-WHEN> (needs-help 4) 
16 
EVAL-WHEN> 

注：

然而，從REPL，沒有錯誤或警告在編譯過程中，負載或使用（SBCL 1.3.20）發佈到repl，但在這裏，我使用compile-file和load命令來證明沒有錯誤發生。 （當我在編譯之後但在加載之前嘗試使用這些函數時，我確實收到錯誤，但是這會在任何卸載代碼時發生。）

有以下問題和意見涉及到：

• 這previous StackOverflow answer似乎很清楚地說，這是用來由宏任何功能必須由eval-when形式被封閉，或者在一個單獨的文件中加載。

• 從信息轉儲這一評論也很明確：

  當宏展開時，該宏調用必須 定義的任何功能。如果您有一個編譯單元定義了一個宏，其中的 稱爲函數，但實際上並沒有在同一個編譯單元中使用該宏，則不需要eval-when。但是，如果您定義了一個 aux。函數，一個宏，並且想在你定義它之後馬上使用你的宏，那麼實現可能會抱怨aux。 功能未知 - coredump

鑑於此，爲什麼我的示例不會生成錯誤？我的例子會在其他情況下失敗嗎？如果沒有正確使用eval-when會產生編譯時，加載時或運行時錯誤，這將有助於我的理解。

謝謝你的耐心等待！

Answer 1

記住

EVAL-WHEN有沒有告訴該文件編譯器是否應該在編譯時（它通常不會對函數的定義做）執行代碼，以及是否應安排在編譯的代碼編譯的文件將在加載時執行。這僅適用於頂級表單。

Common Lisp在完整的Lisp環境中運行文件編譯器（記得我們正在討論編譯文件，而不是在REPL中執行），並且可以在編譯時運行任意代碼（例如作爲開發環境工具的一部分，生成代碼，優化代碼等）。如果文件編譯器想運行代碼，那麼文件編譯器需要知道這些定義。

還要記住，在宏擴展期間，宏的代碼被執行以生成擴展的代碼。調用計算代碼的宏本身的所有函數和宏都需要在編譯時可用。在編譯時不需要使用的是宏窗體擴展到的代碼。

這有時是一個混淆的來源，但它可以被學習，然後使用它並不難。但這裏令人困惑的部分是文件編譯器本身是可編程的，並且可以在編譯時運行Lisp代碼。因此，我們需要理解代碼可能在不同情況下運行的概念：REPL，加載時，編譯時，宏擴展期間，運行時等。

還要記住，當編譯文件時，如果編譯器需要稍後調用它的一部分，則需要加載該文件。如果一個函數被編譯，文件編譯器將而不是將代碼存儲在編譯時環境中，也不會在完成文件編譯之後。如果您需要執行代碼，那麼您需要加載編譯後的代碼 - >或使用EVAL-WHEN - >請參見下文。

您的代碼

您的代碼不通話功能util-fun在編譯時。所以函數不是需要在編譯時環境中可用。

一個例子

又如，其中函數實際上是所謂的，見下文。這是一個Lisp文件中的代碼，由compile-file編譯。

(defun run-at-compile-time() 
    (print 'I-am-called-at-compile-time)) 

(defmacro foo() 
    (run-at-compile-time)    ; this function is called for its 
            ; side-effect: it prints something 
    '(print 'I-am-called-at-runtime)) ; this code is returned 

(foo)  ; we use the macro in our code, the compiler needs to expand it. 

所以宏膨脹期間宏foo喜歡調用函數run-at-compile-time，其在相同的文件中定義。由於它在編譯時環境中不可用，所以這是一個錯誤。文件編譯器只生成要存儲在磁盤上的函數的代碼，以便在編譯的文件加載時定義該函數。但是它並沒有在運行編譯器的Lisp中定義函數 - >文件編譯器不能調用它。

介紹EVAL-WHEN

要告訴編譯器也讓編譯時環境的瞭解它，你需要用它在EVAL-WHEN並添加：編譯頂層的局面。然後當文件編譯器在頂層看到函數時，它運行定義宏。

(eval-when 

    (:compile-toplevel ; this top-level form will be executed by the file compiler 

    :load-toplevel  ; this top-level form will be executed at load-time 
         ; of the compiled file 

    :execute)   ; executed whenever else 

    (defun run-at-compile-time() 
     (print 'I-am-called-at-compile-time)) 

) 

您還可以提到一種或兩種情況。例如，表單可以在文件編譯器在頂層查看時執行，並且僅在此時執行。它不會在加載時或其他情況下執行。