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函数和命令

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在 elisp 里类似函数的对象很多,比如:

函数

已经学过如何定义一个函数。但是这些函数的参数个数都是确定

但是可以看到 emacs 里有很多函数是接受可选参数,比如 random 函数,还有一些函数可以接受不确定的参数,比如加减乘除

这样的函数在 elisp 中是如何定义的呢?

参数列表

这是 参数列表 的方法形式:

(REQUIRED-VARS...
 [&optional OPTIONAL-VARS...]
 [&rest REST-VAR])

必须提供 的参数写在前面, 可选的参数 写在后面,最后用一个符号表示 剩余的所有参数

(defun foo (var1 var2 &optional opt1 opt2 &rest rest)
  (list var1 var2 opt1 opt2 rest))

(foo 1 2)                               ; => (1 2 nil nil nil)
(foo 1 2 3)                             ; => (1 2 3 nil nil)
(foo 1 2 3 4 5 6)                       ; => (1 2 3 4 (5 6))

从这个例子可以看出:

  • 可选参数 没有提供时,在函数体里,对应的参数值都是 nil
  • 同样调用函数时没有提供 剩余参数 时,其值也为 nil
    • 但是一旦提供了剩余参数,则所有参数是以 列表 的形式放在对应变量里

文档字符串

最好为你的函数都提供一个 文档字符串 。关于文档字符串有一些规范,最好遵守这些约定:

  • 字符串的第一行最好是独立的。因为 apropos 命令只能显示第一行的文档。所以最好用一行(一两个完整的句子)总结这个函数的目的
  • 文档的缩进最好要根据最后的显示的效果来调用。因为引号之类字符会多占用一个字符,所以在源文件里缩进最好看,不一定显示的最好
  • 如果你想要让你的函数参数显示的与函数定义的不同(比如提示用户如何调用这个函数),可以在文档最后一行,加上一行:
\(fn ARGLIST)

注意:这一行前面要有一个空行,这一行后不能再有空行。比如

(defun foo (var1 var2 &optional opt1 opt2 &rest rest)
  "You should call the function like:

\(fn v1 v2)"
  (list var1 var2 opt1 opt2 rest))

还有一些有特殊标记功能的符号,比如 `' 引起的符号名可以生成一个链接,这样可以在 Help 中更方便的查看相关变量或函数的文档,例如:

(defun foo ()
  "A simple document string to show how to use `' and \\=\\{}.
You can press this button `help' to see the document of
function \"help\".

This is keybind of text-mode(substitute from \\=\\{text-mode-map}):
\\{text-mode-map}

See also `substitute-command-keys' and `documentation'"
  )
\\{major-mode-map} 可以显示扩展成这个模式按键的说明

调用函数

通常函数的调用都是用 eval 进行的,但是有时需要在“运行时”才决定使用什么函数

这时就需要用 funcallapply 两个函数了,这两个函数都是把其余的参数作为函数的参数进行调用。唯一的区别就:

  • funcall 是 直接参数 传递给函数
  • apply 的 最后一个参数 是一个 列表 ,传入函数的参数把列表进行一次平铺后再传给函数
(funcall 'list 'x '(y) '(z a))               ; => (x (y) (z a))
(apply 'list 'x '(y ) '(z a))                ; => (x (y) z a)
例子中的 funcall 和 apply 的区别就在于“怎么处理最好一个参数 '(z a)”

funcall 是直接使用了 '(z a)
apply 是用了 'z 'a, 去掉了列表 

宏的调用和函数是很类似的,它的求值和函数差不多,但是有一个重要的区别是, 宏的参数是出现在最后扩展后的表达式中 ,而函数参数是求值后才传递给这个函数:

(defmacro foo (arg)
  (list 'message "%d %d" arg arg))

(defun bar (arg)
  (message "%d %d" arg arg))

(let ((i 1))
  (bar (incf i)))                       ; => "2 2"

(let ((i 1))
  (foo (incf i)))                       ; => "2 3"

宏可以这样看,如果把宏定义作一个表达式来运行,最后把参数用调用时的参数替换,这样就得到了宏调用最后用于求值的表达式。这个过程称为 扩展 。可以用 macroexpand 函数进行模拟:

(macroexpand '(foo (incf i))) ; => (message "%d %d" (incf i) (incf i))
上面用 macroexpand 得到的结果就是用于求值的表达式

使用 macroexpand 可以使宏的编写变得容易一些。但是如果不能进行 debug 是很不方便的。在宏定义里可以引入 declare 表达式,它可以增加一些信息。目前只支持两类声明:debug 和 indent

debug 可选择的类型很多,具体参考 info elisp - Edebug 一章,一般情况下用 t 就足够了

indent 的类型比较简单,它可以使用这样几种类型:

  • nil: 也就是一般的方式缩进
  • defun: 类似 def 的结构,把第二行作为主体,对主体里的表达式使用同样的缩进
  • 整数: 表示从第 n 个表达式后作为主体。比如 if 设置为 2,而 when 设置为 1
  • 符号: 这个是最坏情况,要写一个函数自己处理缩进

看 when 的定义就能知道 declare 如何使用了:

(defmacro when (cond &rest body)
  (declare (indent 1) (debug t))
  (list 'if cond (cons 'progn body)))

实际上,declare 声明只是设置这个符号的属性列表

(symbol-plist 'when)    ; => (lisp-indent-function 1 edebug-form-spec t)

从前面宏 when 的定义可以看出直接使用 list,cons,append 构造宏是很麻烦的。为了使记号简洁,lisp 中有一个特殊的宏 ` ,称为 backquote:

  • 在这个宏里,所有的表达式都是引起(quote)的
  • 如果要让一个表达式不引起(也就是列表中使用的是表达式的值),需要在前面加 ,
  • 如果要让一个列表作为整个列表的一部分(slice),可以用 ,@
`(a list of ,(+ 2 3) elements)          ; => (a list of 5 elements)
(setq some-list '(2 3))                 ; => (2 3)
`(1 ,some-list 4 ,@some-list)           ; => (1 (2 3) 4 2 3)

有了这些标记,前面 when 这个宏可以写成:

(defmacro my-when (cond &rest body)
  `(if ,cond
       (progn ,@body)))
注意:这个 backquote 本身就是一个宏

从这里可以看出宏除了 减少重复代码 这个作用之外的另一个用途: 定义新的控制结构 ,甚至增加新的语法特性

命令

emacs 运行时就是处于一个 命令循环 中,不断从用户那得到 按键序列 ,然后调用对应 命令 来执行。lisp 编写的命令都含有一个 interactive 表达式。这个表达式指明了这个命令的 参数

(defun hello-world (name)
  (interactive "sWhat you name? ")
  (message "Hello, %s" name))
现在可以用 M-x 来调用这个命令

interactive 的参数中的第一个字符(也称为代码字符)代表 参数的类型 ,比如这里 s 代表参数的类型是一个 字符串 ,而其后的字符串是用来 提示的字符串 。如果这个命令有多个参数,可以在这个提示字符串后使用换行符分开,比如:

(defun hello-world (name time)
  (interactive "sWhat you name? \nnWhat the time? ")
  (message "Good %s, %s"
           (cond ((< time 13) "morning")
                 ((< time 19) "afternoon")
                 (t "evening"))
           name))

interactive 可以使用的代码字符很多,虽然有一定的规则,比如字符串用 s ,数字用 n ,文件用 f ,区域用 r

但是还是很容易忘记,用的时候看 interactive 函数的文档还是很有必要的

但是不是所有时候都参数类型都能使用代码字符

而且一个好的命令,应该尽可能的让提供默认参数以让用户少花时间在输入参数上,这时,就有可能要自己定制参数

代码字符等价的几个函数。s 对应的函数是 read-string

(read-string "What your name? " user-full-name)

n 对应的函数是 read-number ,文件对应 read-file-name 。大部分代码字符都是有这样对应的函数或替换的方法:

Table 1: 代码字符对应的函数
字符代码 代替的表达式
a (completing-read prompt obarray 'fboundp t)
b (read-buffer prompt nil t)
B (read-buffer prompt)
c (read-char prompt)
C (read-command prompt)
d (point)
D (read-directory-name prompt)
e (read-event)
f (read-file-name prompt nil nil t)
F (read-file-name prompt)
G 暂时不知道和 f 的差别
k (read-key-sequence prompt)
K (read-key-sequence prompt nil t)
m (mark)
n (read-number prompt)
N (if current-prefix-arg (prefix-numeric-value current-prefix-arg) (read-number prompt))
p (prefix-numeric-value current-prefix-arg)
P current-prefix-arg
r (region-beginning) (region-end)
s (read-string prompt)
S (completing-read prompt obarray nil t)
v (read-variable prompt)
x (read-from-minibuffer prompt nil nil t)
X (eval (read-from-minibuffer prompt nil nil t))
z (read-coding-system prompt)
Z (and current-prefix-arg (read-coding-system prompt))
知道这些表达式如何用于 interactive 表达式里呢?

简而言之,如果 interactive 的参数是一个表达式,则这个表达式 求值后的列表元素 对应于这个 命令的参数

(defun read-hiden-file (file arg)
  (interactive
   (list (read-file-name "Choose a hiden file: " "~/" nil nil nil
                         (lambda (name)
                           (string-match "^\\." (file-name-nondirectory name))))
         current-prefix-arg))
  (message "%s, %S" file arg))
  • 第一个参数是读入一个以 . 开头的文件名
  • 第二个参数为 当前的前缀参数 (prefix argument),它可以用 C-u 或 C-u 加数字提供
  • list 把这两个参数构成一个列表。这就是命令一般的自定义设定参数的方法

需要注意的是 current-prefix-arg 这个变量。这个变量当一个命令被调用,它就被赋与一个值,可以用 C-u 就能改变它的值。在命令运行过程中,它的值始终都存在。即使你的命令不用参数,也可以访问它

(defun foo ()
  (interactive)
  (message "%S" current-prefix-arg))
用 C-u foo 调用它,可以发现它的值是 (4)

那为什么大多数命令还单独为它设置一个参数呢?这是因为命令不仅是用户可以调用,很可能其它函数也可以调用,单独设置一个参数可以方便的用参数传递的方法调用这个命令

事实上所有的命令都可以不带参数,而使用前面介绍的方法在命令定义的部分读入需要的参数,但是为了提高命令的可重用性和代码的可读性,还是把参数分离到 interactive 表达式里好

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