Prolog 是否有条件并像 Common Lisp 一样重新启动系统？

Question

Common Lisp 允许通过conditions and restarts 处理异常。粗略地说，当一个函数抛出异常时，“捕捉者”可以决定“抛出者”应该如何/是否应该继续。 Prolog 是否提供类似的系统？如果没有，是否可以在现有谓词之上构建一个用于遍历和检查调用堆栈的谓词？

Answer 1

ISO/IEC standard of Prolog 仅提供了一个非常基本的异常和错误处理机制，它或多或少与 Java 提供的相当，与 Common Lisp 的丰富机制相去甚远，但仍有一些值得注意的地方。特别是，除了实际的信令和处理机制之外，许多系统都提供了类似于unwind-protect 的机制。也就是说，即使存在其他未处理的信号，也能确保目标得以执行。

ISO 抛出/1，捕获/3

使用throw(Term) 引发/抛出异常。首先使用copy_term/2 创建Term 的副本，我们将其命名为Termcopy，然后使用此新副本搜索对应的catch(Goal, Pattern, Handler)，其第二个参数与Termcopy 统一。当Handler 被执行时，由Goal 引起的所有统一都被撤消。因此，Handler 无法访问在执行throw/1 时存在的替换。而且在throw/1被执行的地方也没有办法继续下去。

内置谓词的错误通过执行throw(error(Error_term, Imp_def)) 发出信号，其中Error_term 对应于ISO's error classes 和Imp_def 之一可能提供实现定义的额外信息（如源文件、行号等）。

在许多情况下，在本地处理错误会大有裨益，但许多实施者认为它太复杂而无法实施。

让 Prolog 处理器在本地处理每个错误的额外工作是相当可观的，并且比 Common Lisp 或其他编程语言大得多。这是由于 Prolog 中统一的本质。错误的本地处理将需要撤消在内置执行期间执行的统一：因此实现者有两种可能性来实现：

• 在调用内置谓词时创建“选择点”，这会产生大量额外开销，无论是创建此选择点还是“尾随”后续绑定
• 手动检查每个内置谓词，并根据具体情况决定如何处理错误 — 虽然这在运行时开销方面是最有效的，但也是最昂贵和最容易出错的接近

利用内置程序中的 WAM 寄存器会导致类似的复杂性。同样，人们可以在速度较慢的系统或实施开销很大的系统之间进行选择。

exception_handler/3

然而，许多系统在内部提供了更好的机制，但很少有人始终如一地向程序员提供它们。 IF/Prolog 提供了exception_handler/3，其参数与catch/3 相同，但在本地处理错误或异常：

[用户] ?- catch((arg(a,f(1),_); Z=ok), 错误(type_error(_,_),_), 失败)。 不 [用户] ?- exception_handler((arg(a,f(1),_); Z=ok), error(type_error(_,_),_), 失败)。 Z = 好的 是的

setup_call_cleanup/3

很多系统都提供了这个内置功能。它与unwind-protect 非常相似，但由于 Prolog 的回溯机制，它需要一些额外的复杂性。请参阅其current definition。

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所有这些机制都需要由系统实现者提供，它们不能建立在 ISO Prolog 之上。

Answer 2

您可以使用假设推理来实现您想要的。让我们说 允许假设推理的 Prolog 系统支持以下内容 推理规则：

G, A |- B
----------- (Right ->)
G |- A -> B

有一些 Prolog 系统支持这一点，例如 lambda Prolog。 您现在可以使用假设推理来实现例如 restart/2 和信号条件/ 3。假设假设推理是通过 (-:)/2，然后我们可以：

restart(Goal,Handler) :- 
   (handler(Handler) -: Goal).

signal_condition(Condition, Restart) :- 
   handler(Handler), call(Handler,Condition,Restart), !.
signal_condition(Condition, _) :- 
   throw(Condition).

解决方案不会遍历整个堆栈跟踪，而是 直接查询处理程序。但它引出了我是否需要的问题 一个特殊的 Prolog 或者我是否可以自己做假设推理。 作为第一个近似值，(-:)/2 可以如下实现：

(Clause -: Goal) :- assume(Clause), Goal, retire(Clause).

assume(Clause) :- asserta(Clause).
assume(Clause) :- once(retact(Clause)).

retire(Clause) :- once(retract(Clause)).
retire(Clause) :- asserta(Clause).

但如果 Goal 发出切入或 例外。因此，例如Jekejeke Minlog 0.6 中可用的更好解决方案是：

(Clause -: Goal) :- compile(Clause, Ref), assume_ref(Ref), Goal, retire_ref(Ref).

assume_ref(Ref) :- sys_atomic((recorda(Ref), sys_unbind(erase(Ref)))).

retire_ref(Ref) :- sys_atomic((erase(Ref), sys_unbind(recorda(Ref)))).

sys_unbind/1 谓词在绑定列表上安排一个撤消目标。它 对应于 SICStus 的 undo/1。绑定列表具有弹性 削减。 sys_atomic/1 确保撤消目标始终是计划的，即使 如果在执行过程中发生外部信号，例如 最终用户发出中止。它对应于例如第一个参数的方式 setup_call_cleanup/3 的处理。

这里使用子句引用的好处是子句只编译 一次，即使在目标和之后的延续之间发生了回溯 (-:)/2。但否则解决方案很可能比放慢 通过调用堆栈跟踪的目标。但可以想象进一步的改进 Prolog 系统，例如 (-:)/2 作为原始和适当的编译 技术。

Answer 3

ISO prolog 定义了这些谓词：

• throw/1 引发异常。参数是要抛出的异常（任何术语）
• catch/3 执行一个目标并捕获某些异常，在这种情况下它执行异常处理程序。第一个参数是要调用的目标，第二个参数是异常模板（如果throw/1抛出的异常与该模板统一执行handler目标），第三个参数是执行handler目标。

示例用法：

test:-
  catch(my_goal, my_exception(Args), (write(exception(Args)), nl)).

my_goal:-
  throw(my_exception(test)).

关于您的注释“如果没有，是否可以在现有谓词之上构建一个用于遍历和检查调用堆栈的谓词？” 我认为没有一种通用的方法可以做到这一点。也许查看您正在使用的 prolog 系统的文档，看看是否有某种方法可以遍历堆栈。

Answer 4

正如他在回答中提到的错误，ISO Prolog 不允许这样做。然而，一些实验表明，SWI-Prolog 提供了一种可以建立条件和重新启动的机制。接下来是一个非常粗略的概念证明。

“捕手”调用restart/2 来调用一个目标并提供一个谓词，以便在出现条件时在可用的重新启动中进行选择。 “投掷者”调用signal_condition/2。第一个论点是提出的条件。第二个参数将绑定到选择的重新启动。如果不选择重启，则条件变为异常。

restart(Goal, _) :-  % signal condition finds this predicate in the call stack
    call(Goal).

signal_condition(Condition, Restart) :-
    prolog_current_frame(Frame),
    prolog_frame_attribute(Frame, parent, Parent),
    signal_handler(Parent, Condition, Restart).

signal_handler(Frame, Condition, Restart) :-
    ( prolog_frame_attribute(Frame, goal, restart(_, Handler)),
        call(Handler, Condition, Restart)
    -> true
    ; prolog_frame_attribute(Frame, parent, Parent)
    -> signal_handler(Parent, Condition, Restart)
    ; throw(Condition)  % reached top of call stack
    ).