emacs lisp 研究 lisp.h 继续 (几何画板开发笔记 六)

继续前一篇，关于 struct Lisp_Object 还有一点点相关的宏（函数）要说明。

已知 struct Lisp_Object 的字段 i 中有 val+tag 两种信息，也已知 XTYPE() 宏用于获得 tag
信息，那么也必定有得到 val 部分的宏：

#define XPNTR(a)    ((intptr_t) (XLI(a) & ~TYPEMASK))

名字 XPNTR，其中 X 是前缀，PNTR 应是 Pointer 的简写。这个宏取出 val 部分，转换为 intptr_t
类型。从名字知道语义上是将值看作一个指针，实际是指向 Lisp 对象实体的指针。除了int 类型以外。

#define XUNTAG(a, type)     ((intptr_t) (XLI (a) - (type)))

关于名字 XUNTAG，前缀 X， UN表示取消、去掉，TAG 是类型标记。这个宏用于当已经
确知 Lisp_Object 对象类型的 a 的标记值 type 时使用。

上面两个宏写做方法形态（略去后者）：
inline intptr_t Lisp_Object::xpntr() const throw() {
   return (intptr_t) (this->xli() & ~TYPEMASK);
}

这样对于 Lisp_Object 获取其信息构成的最基本的最低层的宏（函数）就是如上所述的。

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下一个我认为很重要的结构是 Lisp_Cons, 其对应的类型是 Lisp_Cons，表示点对单元。
Lisp 语言中核心数据结构就是点对，经过点对主要构成 list（列表），而 lisp 单词自己
就是 LISt Process （列表处理）语言的缩写。因为主要研究实现，故而语法部分我就不
多涉及了。

点对单元结构 Lisp_Cons 也定义于 lisp.h 中。其形式以下：

struct Lisp_Cons {
   Lisp_Object car;    // 此点对单元的 car.
   Lisp_Object cdr;    // 此点对单元的 cdr.
};

因为喜欢对名字、命名（Naming）究根追底，对 car，cdr 这样奇怪的名字咱们仍是
试着理解一下为何。当 John McCarthy 实现 Lisp 语言于早期 IBM 704 计算机上的时候，
IBM 704 机器的一个机器字（word）有 36 个 bits，这个字能够被分解为4个部分：
   car: Contents of the Address part of Register number
   cdr: Contents of the Decrement part of Register number
   cpr,ctr 略。

这样一个点对单元在放入 704 的机器字的时候，用 car 部分做为第一个对象的指针，用
cdr 部分做为列表剩余部分的指针。这样的名字一直沿用至今。。。有时它们也有别名：
    car: head, first
    cdr: tail, rest

这些都是从 http://en.wikipedia.org/wiki/CAR_and_CDR 这里看到的。。。

 

一个 Lisp_Object 当其 tag 值为 Lisp_Cons 的时候，其 xpntr() 部分就是指向 Lisp_Cons
结构的指针：

#define XCONS(a)      (assert(CONSP(a)), (struct Lisp_Cons *)XUNTAG(a, Lisp_Cons)) 
// 一样语义写做函数形态：
inline Lisp_Cons *xcons(Lisp_Object a) {
   assert(a.is_cons());  return (struct Lisp_Cons *) a.xuntag(Lisp_Cons);
}
// 或：
inline Lisp_Cons *Lisp_Object::xcons() {
   assert(this->is_cons()); return (struct Lisp_Cons *) this->xuntag(Lisp_Cons);
}

当已知一个 Lisp_Object 的类型是点对单元时，就能够访问该点对单元的字段 car，cdr：

#define XCAR_AS_LVALUE(c)     (XCONS(c)->car)
#define XCDR_AS_LVALUE(c)     (XCONS(c)->cdr)

这两个宏提取一个 Lisp_Object c 的 car，cdr 部分，而且强调是能够用做左值。写做方法形态：
inline Lisp_Object& xcar_as_lvalue(Lisp_Object c) { return XCONS(c)->car; }

若是只为了获得/读取 car，cdr 而不打算修改/设置它们，则更安全、简单的宏是：

#define XCAR(c)       LISP_MAKE_RVALUE (XCAR_AS_LVALUE (c))
#define XCDR(c)       LISP_MAKE_RVALUE (XCDR_AS_LVALUE (c)) 

这里使用了前面介绍的 LISP_MAKE_RVALUE() 宏来将左值转换为右值，从而保护原值不被修改。
一样写做方法形态更容易理解：

inline Lisp_Object Lisp_Object::xcar() { return this->xcons()->car; }
inline Lisp_Object Lisp_Object::xcdr() { return this->xcons()->cdr; }

设置/写入 car，cdr 的宏：

#define XSETCAR(c,n)      (XCAR_AS_LVALUE (c) = (n))
#define XSETCDR(c,n)      (XCDR_AS_LVALUE (c) = (n))

写做方法形态：
inline Lisp_Object Lisp_Object::xsetcar(Lisp_Object n) {
   this->xcons()->car = n;
}
若是有更容易理解的写法就更好了：
c.xcar() = car;

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若是当一个 Lisp_Object 对象不知道不肯定其是什么类型，而又想获得其 car，cdr 时使用宏：

#define CAR(c)   (CONSP ((c)) ? XCAR ((c))   \
  : NILP ((c)) ? Qnil    \
  : wrong_type_argument (Qlistp, (c)))

写做函数形态，以方便理解：
inline Lisp_Object Lisp_Object::car() {
   if (this->is_cons()) return this->xcar();
   if (this->is_nil()) return nil;
   signal_error(wrong_type_argument, ...); 
}
注： nil 这里假设是一个 Lisp 常量，语义上等价于别的语言 false；在程序中实际写为 Qnil。
    为了方便语义描述，我直接使用 nil 来表示。

在 Lisp 语义上，若是是点对单元，则返回其 car；若是是 nil，返回 nil，由于 nil 也做为空
列表对待，nil 的 car，cdr 都是 nil。若是都不是，则是类型错误，signal error 属于错误
处理部分，之后有机会研究。 CDR() 宏也是相似的，再也不细述。

 

若是不知道 Lisp_Object 的类型，又要获取其 car，且不触发错误，则可使用以下宏：

#define CAR_SAFE(c)    (CONSP(c) ? XCAR(c) : nil)

语义简单明了，若是是点对单元则返回其 car，不然都返回 nil。CDR_SAFE() 与此相似。

这样，对于 Lisp_Cons 点对单元，其从 Lisp_Object 转换，读取，写入的底层宏就基本完备了。 基于这些基本宏还可以创建起更多的宏或函数，如 XCADR(), F_length() 等之后遇到再研究。