何时在 Emacs Lisp 中引用符号

Question

我开始学习使用 Emacs Lisp 编程。我对符号引用感到很困惑。 例如：

(progn
  (setq a '(1 2))
  (prin1 a)
  (add-to-list 'a 3)
  (prin1 a)
  (setcar a 4)
  (prin1 a)
  (push 5 a)
  ""
)

为什么“add-to-list”函数需要一个带引号的符号作为它的第一个参数，而“setcar”和“push”函数不需要参数引号？

Answer 1

这是一个表示符号a 及其在(setq a '(1 2)) 之后的值的图表。方框是基本数据结构（符号和conses），箭头是指针（一个数据引用另一个数据的地方）。 （我正在简化一点。）

 symbol                     cons              cons
+-------+----------+       +------+------+   +------+------+
|name:  |variable: |       |car:  |cdr:  |   |car:  |cdr:  |
| a     |    |     |       | 1    |  |   |   | 2    | nil  |
+-------+----|-----+       +------+--|---+   +------+------+
             |             ​↑         |       ↑
             +-------------+         +-------+

表达式'(1 2) 构建右边的两个cons，组成一个二元素列表。表达式(setq a '(1 2)) 创建符号a，如果它不存在，则使其“变量槽”（包含符号值的部分）指向新创建的列表。 setq 是一个内置宏，(setq a '(1 2)) 是 (set 'a '(1 2)) 的简写。 set 的第一个参数是要修改的符号，第二个参数是要设置符号变量槽的值。

(add-to-list 'a 3) 在这里等价于(set 'a (cons 3 a))，因为 3 不在列表中。这个表达式做了四件事：

1. 创建一个新的 cons 单元格。
2. 将新 cons 单元的 car 字段设置为 3。
3. 将新的 cons 单元格的 cdr 字段设置为 a 以前的（并且仍然是当前的）值（即复制 a 的变量槽的内容）。
4. 将a的变量槽设置为新的cons单元格。

调用之后，所涉及的数据结构如下所示：

 symbol                     cons              cons              cons
+-------+----------+       +------+--|---+   +------+------+   +------+------+
|name:  |variable: |       |car:  |cdr:  |   |car:  |cdr:  |   |car:  |cdr:  |
| a     |    |     |       | 3    |  |   |   | 1    |  |   |   | 2    | nil  |
+-------+----|-----+       +------+--|---+   +------+--|---+   +------+------+
             |             ​↑         |       ↑         |       ↑
             +-------------+         +-------+         +-------+

对setcar 的调用不会创建任何新的数据结构，并且不会作用于符号a，而是作用于其值，即car 当前包含3 的cons 单元格。在@987654341 之后@，数据结构如下所示：

 symbol                     cons              cons              cons
+-------+----------+       +------+--|---+   +------+------+   +------+------+
|name:  |variable: |       |car:  |cdr:  |   |car:  |cdr:  |   |car:  |cdr:  |
| a     |    |     |       | 4    |  |   |   | 1    |  |   |   | 2    | nil  |
+-------+----|-----+       +------+--|---+   +------+--|---+   +------+------+
             |             ​↑         |       ↑         |       ↑
             +-------------+         +-------+         +-------+

push 是一个宏；这里，(push 5 a) 等价于(set 'a (cons 5 a))。

setq 和push 是宏（setq 是一种“特殊形式”，就我们而言，这里指的是一个宏，其定义内置在解释器中，而 Lisp 中没有提供）。宏接收未评估的参数，并且可以选择是否扩展它们。 set、setcar 和 add-to-list 是函数，它们接收评估的参数。评估符号会返回其变量槽的内容，例如在初始 (setq a '(1 2)) 之后，符号 a 的值是其 car 包含 1 的 cons 单元格。

如果您仍然感到困惑，我建议您尝试使用(setq b a)，并亲自查看当您对a 进行操作时哪些表达式会修改b（那些对符号a 起作用的表达式）以及哪些不要（对符号a 的值起作用的那些）。

Answer 2

函数在执行前评估它们的参数，所以当你需要传递一个实际的符号时引用（例如，作为指向某些数据结构的指针），当它是一个变量值时不要引用。

add-to-list 对其第一个参数执行就地突变，因此它需要一个带引号的符号。

push 不是函数，而是宏；这就是为什么它能够在不评估的情况下接受未引用的论点。内置表单，如setcar，也没有这个限制。

Answer 3

到目前为止给出的其他答案阐明了quote 的使用以及函数 之间的区别，一方面，宏 和特殊形式 另一方面。

但是，他们没有解决问题的另一部分：为什么是add-to-list？ 为什么它要求它的第一个参数是一个符号？这是一个与它是否评估论点不同的问题。这是add-to-list设计背后的真正问题。

可以想象add-to-list 评估其参数，并期望第一个参数的值是一个列表，然后将第二个参数的值作为一个元素添加到该列表中，然后返回结果（新列表或相同列表）。这将让您执行(add-to-list foo 'shoe) 将符号shoe 添加到foo 的值列表中——比如(1 2 buckle)——，给出(1 2 buckle shoe)。

关键是这样的功能不会很有用。为什么？因为列表值不一定是可访问的。变量foo 可能被认为是访问它的一种方式——指向它的“句柄”或“指针”。但是函数返回的列表不是这样。返回的列表可以由新的列表结构组成，并且通常没有任何内容（无变量）指向该列表。函数add-to-list 永远不会看到符号（变量）foo——它无法知道它作为第一个参数接收的列表值是否绑定到foo。如果 add-to-list 是这样设计的，那么您仍然需要将其返回的结果分配给您的列表变量。

IOW，add-to-list 评估其参数，因为它是一个函数，但这并不能解释太多。它期望 symbol 作为其第一个参数的值。它期望该变量（符号）的值是一个列表。它将第二个 arg 的值添加到列表中（可能会更改列表结构），并且它将变量的值（即第一个 arg 的值）设置为那个列表。

底线：它需要一个符号作为 arg，因为它的工作是为该符号分配一个新值（新值是相同的列表值或相同的在前面添加新列表元素的值）。

是的，另一种方法是使用宏或特殊形式，如push。这是相同的想法：push 想要一个 symbol 作为它的第二个参数。不同之处在于push 不评估其参数，因此不需要引用符号。但在这两种情况下（在 Emacs Lisp 中），代码都需要获取一个 符号，以便将其值设置为 到扩充列表。