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Import guile-1.8 as multiple upstream tarball component
[lilypond.git] / guile18 / doc / ref / api-procedures.texi
1 @c -*-texinfo-*-
2 @c This is part of the GNU Guile Reference Manual.
3 @c Copyright (C)  1996, 1997, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004
4 @c   Free Software Foundation, Inc.
5 @c See the file guile.texi for copying conditions.
6
7 @page
8 @node Procedures and Macros
9 @section Procedures and Macros
10
11 @menu
12 * Lambda::                      Basic procedure creation using lambda.
13 * Primitive Procedures::        Procedures defined in C.
14 * Optional Arguments::          Handling keyword, optional and rest arguments.
15 * Procedure Properties::        Procedure properties and meta-information.
16 * Procedures with Setters::     Procedures with setters.
17 * Macros::                      Lisp style macro definitions.
18 * Syntax Rules::                Support for R5RS @code{syntax-rules}.
19 * Syntax Case::                 Support for the @code{syntax-case} system.
20 * Internal Macros::             Guile's internal representation.
21 @end menu
22
23
24 @node Lambda
25 @subsection Lambda: Basic Procedure Creation
26 @cindex lambda
27
28 @c FIXME::martin: Review me!
29
30 A @code{lambda} expression evaluates to a procedure.  The environment
31 which is in effect when a @code{lambda} expression is evaluated is
32 enclosed in the newly created procedure, this is referred to as a
33 @dfn{closure} (@pxref{About Closure}).
34
35 When a procedure created by @code{lambda} is called with some actual
36 arguments, the environment enclosed in the procedure is extended by
37 binding the variables named in the formal argument list to new locations
38 and storing the actual arguments into these locations.  Then the body of
39 the @code{lambda} expression is evaluation sequentially.  The result of
40 the last expression in the procedure body is then the result of the
41 procedure invocation.
42
43 The following examples will show how procedures can be created using
44 @code{lambda}, and what you can do with these procedures.
45
46 @lisp
47 (lambda (x) (+ x x))       @result{} @r{a procedure}
48 ((lambda (x) (+ x x)) 4)   @result{} 8
49 @end lisp
50
51 The fact that the environment in effect when creating a procedure is
52 enclosed in the procedure is shown with this example:
53
54 @lisp
55 (define add4
56   (let ((x 4))
57     (lambda (y) (+ x y))))
58 (add4 6)                   @result{} 10
59 @end lisp
60
61
62 @deffn syntax lambda formals body
63 @var{formals} should be a formal argument list as described in the
64 following table.
65
66 @table @code
67 @item (@var{variable1} @dots{})
68 The procedure takes a fixed number of arguments; when the procedure is
69 called, the arguments will be stored into the newly created location for
70 the formal variables.
71 @item @var{variable}
72 The procedure takes any number of arguments; when the procedure is
73 called, the sequence of actual arguments will converted into a list and
74 stored into the newly created location for the formal variable.
75 @item (@var{variable1} @dots{} @var{variablen} . @var{variablen+1})
76 If a space-delimited period precedes the last variable, then the
77 procedure takes @var{n} or more variables where @var{n} is the number
78 of formal arguments before the period.  There must be at least one
79 argument before the period.  The first @var{n} actual arguments will be
80 stored into the newly allocated locations for the first @var{n} formal
81 arguments and the sequence of the remaining actual arguments is
82 converted into a list and the stored into the location for the last
83 formal argument.  If there are exactly @var{n} actual arguments, the
84 empty list is stored into the location of the last formal argument.
85 @end table
86
87 The list in @var{variable} or @var{variablen+1} is always newly
88 created and the procedure can modify it if desired.  This is the case
89 even when the procedure is invoked via @code{apply}, the required part
90 of the list argument there will be copied (@pxref{Fly Evaluation,,
91 Procedures for On the Fly Evaluation}).
92
93 @var{body} is a sequence of Scheme expressions which are evaluated in
94 order when the procedure is invoked.
95 @end deffn
96
97 @node Primitive Procedures
98 @subsection Primitive Procedures
99 @cindex primitives
100 @cindex primitive procedures
101
102 Procedures written in C can be registered for use from Scheme,
103 provided they take only arguments of type @code{SCM} and return
104 @code{SCM} values.  @code{scm_c_define_gsubr} is likely to be the most
105 useful mechanism, combining the process of registration
106 (@code{scm_c_make_gsubr}) and definition (@code{scm_define}).
107
108 @deftypefun SCM scm_c_make_gsubr (const char *name, int req, int opt, int rst, fcn)
109 Register a C procedure @var{FCN} as a ``subr'' --- a primitive
110 subroutine that can be called from Scheme.  It will be associated with
111 the given @var{name} but no environment binding will be created.  The
112 arguments @var{req}, @var{opt} and @var{rst} specify the number of
113 required, optional and ``rest'' arguments respectively.  The total
114 number of these arguments should match the actual number of arguments
115 to @var{fcn}.  The number of rest arguments should be 0 or 1.
116 @code{scm_c_make_gsubr} returns a value of type @code{SCM} which is a
117 ``handle'' for the procedure.
118 @end deftypefun
119
120 @deftypefun SCM scm_c_define_gsubr (const char *name, int req, int opt, int rst, fcn)
121 Register a C procedure @var{FCN}, as for @code{scm_c_make_gsubr}
122 above, and additionally create a top-level Scheme binding for the
123 procedure in the ``current environment'' using @code{scm_define}.
124 @code{scm_c_define_gsubr} returns a handle for the procedure in the
125 same way as @code{scm_c_make_gsubr}, which is usually not further
126 required.
127 @end deftypefun
128
129 @code{scm_c_make_gsubr} and @code{scm_c_define_gsubr} automatically
130 use @code{scm_c_make_subr} and also @code{scm_makcclo} if necessary.
131 It is advisable to use the gsubr variants since they provide a
132 slightly higher-level abstraction of the Guile implementation.
133
134 @node Optional Arguments
135 @subsection Optional Arguments
136
137 @c FIXME::martin: Review me!
138
139 Scheme procedures, as defined in R5RS, can either handle a fixed number
140 of actual arguments, or a fixed number of actual arguments followed by
141 arbitrarily many additional arguments.  Writing procedures of variable
142 arity can be useful, but unfortunately, the syntactic means for handling
143 argument lists of varying length is a bit inconvenient.  It is possible
144 to give names to the fixed number of argument, but the remaining
145 (optional) arguments can be only referenced as a list of values
146 (@pxref{Lambda}).
147
148 Guile comes with the module @code{(ice-9 optargs)}, which makes using
149 optional arguments much more convenient.  In addition, this module
150 provides syntax for handling keywords in argument lists
151 (@pxref{Keywords}).
152
153 Before using any of the procedures or macros defined in this section,
154 you have to load the module @code{(ice-9 optargs)} with the statement:
155
156 @cindex @code{optargs}
157 @lisp
158 (use-modules (ice-9 optargs))
159 @end lisp
160
161 @menu
162 * let-optional Reference::      Locally binding optional arguments.
163 * let-keywords Reference::      Locally binding keywords arguments.
164 * lambda* Reference::           Creating advanced argument handling procedures.
165 * define* Reference::           Defining procedures and macros.
166 @end menu
167
168
169 @node let-optional Reference
170 @subsubsection let-optional Reference
171
172 @c FIXME::martin: Review me!
173
174 The syntax @code{let-optional} and @code{let-optional*} are for
175 destructuring rest argument lists and giving names to the various list
176 elements.  @code{let-optional} binds all variables simultaneously, while
177 @code{let-optional*} binds them sequentially, consistent with @code{let}
178 and @code{let*} (@pxref{Local Bindings}).
179
180 @deffn {library syntax} let-optional rest-arg (binding @dots{}) expr @dots{}
181 @deffnx {library syntax} let-optional* rest-arg (binding @dots{}) expr @dots{}
182 These two macros give you an optional argument interface that is very
183 @dfn{Schemey} and introduces no fancy syntax. They are compatible with
184 the scsh macros of the same name, but are slightly extended. Each of
185 @var{binding} may be of one of the forms @var{var} or @code{(@var{var}
186 @var{default-value})}. @var{rest-arg} should be the rest-argument of the
187 procedures these are used from.  The items in @var{rest-arg} are
188 sequentially bound to the variable names are given. When @var{rest-arg}
189 runs out, the remaining vars are bound either to the default values or
190 @code{#f} if no default value was specified. @var{rest-arg} remains
191 bound to whatever may have been left of @var{rest-arg}.
192
193 After binding the variables, the expressions @var{expr} @dots{} are
194 evaluated in order.
195 @end deffn
196
197
198 @node let-keywords Reference
199 @subsubsection let-keywords Reference
200
201 @code{let-keywords} and @code{let-keywords*} extract values from
202 keyword style argument lists, binding local variables to those values
203 or to defaults.
204
205 @deffn {library syntax} let-keywords args allow-other-keys? (binding @dots{})  body @dots{}
206 @deffnx {library syntax} let-keywords* args allow-other-keys? (binding @dots{})  body @dots{}
207 @var{args} is evaluated and should give a list of the form
208 @code{(#:keyword1 value1 #:keyword2 value2 @dots{})}.  The
209 @var{binding}s are variables and default expressions, with the
210 variables to be set (by name) from the keyword values.  The @var{body}
211 forms are then evaluated and the last is the result.  An example will
212 make the syntax clearest,
213
214 @example
215 (define args '(#:xyzzy "hello" #:foo "world"))
216
217 (let-keywords args #t
218       ((foo  "default for foo")
219        (bar  (string-append "default" "for" "bar")))
220   (display foo)
221   (display ", ")
222   (display bar))
223 @print{} world, defaultforbar
224 @end example
225
226 The binding for @code{foo} comes from the @code{#:foo} keyword in
227 @code{args}.  But the binding for @code{bar} is the default in the
228 @code{let-keywords}, since there's no @code{#:bar} in the args.
229
230 @var{allow-other-keys?} is evaluated and controls whether unknown
231 keywords are allowed in the @var{args} list.  When true other keys are
232 ignored (such as @code{#:xyzzy} in the example), when @code{#f} an
233 error is thrown for anything unknown.
234
235 @code{let-keywords} is like @code{let} (@pxref{Local Bindings}) in
236 that all bindings are made at once, the defaults expressions are
237 evaluated (if needed) outside the scope of the @code{let-keywords}.
238
239 @code{let-keywords*} is like @code{let*}, each binding is made
240 successively, and the default expressions see the bindings previously
241 made.  This is the style used by @code{lambda*} keywords
242 (@pxref{lambda* Reference}).  For example,
243
244 @example
245 (define args '(#:foo 3))
246
247 (let-keywords* args #f
248       ((foo  99)
249        (bar  (+ foo 6)))
250   (display bar))
251 @print{} 9
252 @end example
253
254 The expression for each default is only evaluated if it's needed,
255 ie. if the keyword doesn't appear in @var{args}.  So one way to make a
256 keyword mandatory is to throw an error of some sort as the default.
257
258 @example
259 (define args '(#:start 7 #:finish 13))
260
261 (let-keywords* args #t
262       ((start 0)
263        (stop  (error "missing #:stop argument")))
264   ...)
265 @result{} ERROR: missing #:stop argument
266 @end example
267 @end deffn
268
269
270 @node lambda* Reference
271 @subsubsection lambda* Reference
272
273 When using optional and keyword argument lists, @code{lambda} for
274 creating a procedure then @code{let-optional} or @code{let-keywords}
275 is a bit lengthy.  @code{lambda*} combines the features of those
276 macros into a single convenient syntax.
277
278 @deffn {library syntax} lambda* ([var@dots{}] @* [#:optional vardef@dots{}] @* [#:key  vardef@dots{} [#:allow-other-keys]] @* [#:rest var | . var]) @* body
279 @sp 1
280 Create a procedure which takes optional and/or keyword arguments
281 specified with @code{#:optional} and @code{#:key}.  For example,
282
283 @lisp
284 (lambda* (a b #:optional c d . e) '())
285 @end lisp
286
287 is a procedure with fixed arguments @var{a} and @var{b}, optional
288 arguments @var{c} and @var{d}, and rest argument @var{e}.  If the
289 optional arguments are omitted in a call, the variables for them are
290 bound to @code{#f}.
291
292 @code{lambda*} can also take keyword arguments.  For example, a procedure
293 defined like this:
294
295 @lisp
296 (lambda* (#:key xyzzy larch) '())
297 @end lisp
298
299 can be called with any of the argument lists @code{(#:xyzzy 11)},
300 @code{(#:larch 13)}, @code{(#:larch 42 #:xyzzy 19)}, @code{()}.
301 Whichever arguments are given as keywords are bound to values (and
302 those not given are @code{#f}).
303
304 Optional and keyword arguments can also have default values to take
305 when not present in a call, by giving a two-element list of variable
306 name and expression.  For example in
307
308 @lisp
309 (lambda* (foo #:optional (bar 42) #:key (baz 73))
310      (list foo bar baz))
311 @end lisp
312
313 @var{foo} is a fixed argument, @var{bar} is an optional argument with
314 default value 42, and baz is a keyword argument with default value 73.
315 Default value expressions are not evaluated unless they are needed,
316 and until the procedure is called.
317
318 Normally it's an error if a call has keywords other than those
319 specified by @code{#:key}, but adding @code{#:allow-other-keys} to the
320 definition (after the keyword argument declarations) will ignore
321 unknown keywords.
322
323 If a call has a keyword given twice, the last value is used.  For
324 example,
325
326 @lisp
327 ((lambda* (#:key (heads 0) (tails 0))
328    (display (list heads tails)))
329  #:heads 37 #:tails 42 #:heads 99)
330 @print{} (99 42)
331 @end lisp
332
333 @code{#:rest} is a synonym for the dotted syntax rest argument.  The
334 argument lists @code{(a . b)} and @code{(a #:rest b)} are equivalent
335 in all respects.  This is provided for more similarity to DSSSL,
336 MIT-Scheme and Kawa among others, as well as for refugees from other
337 Lisp dialects.
338
339 When @code{#:key} is used together with a rest argument, the keyword
340 parameters in a call all remain in the rest list.  This is the same as
341 Common Lisp.  For example,
342
343 @lisp
344 ((lambda* (#:key (x 0) #:allow-other-keys #:rest r)
345    (display r))
346  #:x 123 #:y 456)
347 @print{} (#:x 123 #:y 456)
348 @end lisp
349
350 @code{#:optional} and @code{#:key} establish their bindings
351 successively, from left to right, as per @code{let-optional*} and
352 @code{let-keywords*}.  This means default expressions can refer back
353 to prior parameters, for example
354
355 @lisp
356 (lambda* (start #:optional (end (+ 10 start)))
357   (do ((i start (1+ i)))
358       ((> i end))
359     (display i)))
360 @end lisp
361 @end deffn
362
363
364 @node define* Reference
365 @subsubsection define* Reference
366
367 @c FIXME::martin: Review me!
368
369 Just like @code{define} has a shorthand notation for defining procedures
370 (@pxref{Lambda Alternatives}), @code{define*} is provided as an
371 abbreviation of the combination of @code{define} and @code{lambda*}.
372
373 @code{define*-public} is the @code{lambda*} version of
374 @code{define-public}; @code{defmacro*} and @code{defmacro*-public} exist
375 for defining macros with the improved argument list handling
376 possibilities.  The @code{-public} versions not only define the
377 procedures/macros, but also export them from the current module.
378
379 @deffn {library syntax} define* formals body
380 @deffnx {library syntax} define*-public formals body
381 @code{define*} and @code{define*-public} support optional arguments with
382 a similar syntax to @code{lambda*}. They also support arbitrary-depth
383 currying, just like Guile's define. Some examples:
384
385 @lisp
386 (define* (x y #:optional a (z 3) #:key w . u)
387    (display (list y z u)))
388 @end lisp
389 defines a procedure @code{x} with a fixed argument @var{y}, an optional
390 argument @var{a}, another optional argument @var{z} with default value 3,
391 a keyword argument @var{w}, and a rest argument @var{u}.
392
393 @lisp
394 (define-public* ((foo #:optional bar) #:optional baz) '())
395 @end lisp
396
397 This illustrates currying. A procedure @code{foo} is defined, which,
398 when called with an optional argument @var{bar}, returns a procedure
399 that takes an optional argument @var{baz}.
400
401 Of course, @code{define*[-public]} also supports @code{#:rest} and
402 @code{#:allow-other-keys} in the same way as @code{lambda*}.
403 @end deffn
404
405 @deffn {library syntax} defmacro* name formals body
406 @deffnx {library syntax} defmacro*-public name formals body
407 These are just like @code{defmacro} and @code{defmacro-public} except that they
408 take @code{lambda*}-style extended parameter lists, where @code{#:optional},
409 @code{#:key}, @code{#:allow-other-keys} and @code{#:rest} are allowed with the usual
410 semantics. Here is an example of a macro with an optional argument:
411
412 @lisp
413 (defmacro* transmorgify (a #:optional b)
414     (a 1))
415 @end lisp
416 @end deffn
417
418
419 @node Procedure Properties
420 @subsection Procedure Properties and Meta-information
421
422 @c FIXME::martin: Review me!
423
424 Procedures always have attached the environment in which they were
425 created and information about how to apply them to actual arguments.  In
426 addition to that, properties and meta-information can be stored with
427 procedures.  The procedures in this section can be used to test whether
428 a given procedure satisfies a condition; and to access and set a
429 procedure's property.
430
431 The first group of procedures are predicates to test whether a Scheme
432 object is a procedure, or a special procedure, respectively.
433 @code{procedure?} is the most general predicates, it returns @code{#t}
434 for any kind of procedure.  @code{closure?} does not return @code{#t}
435 for primitive procedures, and @code{thunk?} only returns @code{#t} for
436 procedures which do not accept any arguments.
437
438 @rnindex procedure?
439 @deffn {Scheme Procedure} procedure? obj
440 @deffnx {C Function} scm_procedure_p (obj)
441 Return @code{#t} if @var{obj} is a procedure.
442 @end deffn
443
444 @deffn {Scheme Procedure} closure? obj
445 @deffnx {C Function} scm_closure_p (obj)
446 Return @code{#t} if @var{obj} is a closure.
447 @end deffn
448
449 @deffn {Scheme Procedure} thunk? obj
450 @deffnx {C Function} scm_thunk_p (obj)
451 Return @code{#t} if @var{obj} is a thunk.
452 @end deffn
453
454 @c FIXME::martin: Is that true?
455 @cindex procedure properties
456 Procedure properties are general properties to be attached to
457 procedures.  These can be the name of a procedure or other relevant
458 information, such as debug hints.
459
460 @deffn {Scheme Procedure} procedure-name proc
461 @deffnx {C Function} scm_procedure_name (proc)
462 Return the name of the procedure @var{proc}
463 @end deffn
464
465 @deffn {Scheme Procedure} procedure-source proc
466 @deffnx {C Function} scm_procedure_source (proc)
467 Return the source of the procedure @var{proc}.
468 @end deffn
469
470 @deffn {Scheme Procedure} procedure-environment proc
471 @deffnx {C Function} scm_procedure_environment (proc)
472 Return the environment of the procedure @var{proc}.
473 @end deffn
474
475 @deffn {Scheme Procedure} procedure-properties proc
476 @deffnx {C Function} scm_procedure_properties (proc)
477 Return @var{obj}'s property list.
478 @end deffn
479
480 @deffn {Scheme Procedure} procedure-property obj key
481 @deffnx {C Function} scm_procedure_property (obj, key)
482 Return the property of @var{obj} with name @var{key}.
483 @end deffn
484
485 @deffn {Scheme Procedure} set-procedure-properties! proc alist
486 @deffnx {C Function} scm_set_procedure_properties_x (proc, alist)
487 Set @var{obj}'s property list to @var{alist}.
488 @end deffn
489
490 @deffn {Scheme Procedure} set-procedure-property! obj key value
491 @deffnx {C Function} scm_set_procedure_property_x (obj, key, value)
492 In @var{obj}'s property list, set the property named @var{key} to
493 @var{value}.
494 @end deffn
495
496 @cindex procedure documentation
497 Documentation for a procedure can be accessed with the procedure
498 @code{procedure-documentation}.
499
500 @deffn {Scheme Procedure} procedure-documentation proc
501 @deffnx {C Function} scm_procedure_documentation (proc)
502 Return the documentation string associated with @code{proc}.  By
503 convention, if a procedure contains more than one expression and the
504 first expression is a string constant, that string is assumed to contain
505 documentation for that procedure.
506 @end deffn
507
508
509 @node Procedures with Setters
510 @subsection Procedures with Setters
511
512 @c FIXME::martin: Review me!
513
514 @c FIXME::martin: Document `operator struct'.
515
516 @cindex procedure with setter
517 @cindex setter
518 A @dfn{procedure with setter} is a special kind of procedure which
519 normally behaves like any accessor procedure, that is a procedure which
520 accesses a data structure.  The difference is that this kind of
521 procedure has a so-called @dfn{setter} attached, which is a procedure
522 for storing something into a data structure.
523
524 Procedures with setters are treated specially when the procedure appears
525 in the special form @code{set!} (REFFIXME).  How it works is best shown
526 by example.
527
528 Suppose we have a procedure called @code{foo-ref}, which accepts two
529 arguments, a value of type @code{foo} and an integer.  The procedure
530 returns the value stored at the given index in the @code{foo} object.
531 Let @code{f} be a variable containing such a @code{foo} data
532 structure.@footnote{Working definitions would be:
533 @lisp
534 (define foo-ref vector-ref)
535 (define foo-set! vector-set!)
536 (define f (make-vector 2 #f))
537 @end lisp
538 }
539
540 @lisp
541 (foo-ref f 0)       @result{} bar
542 (foo-ref f 1)       @result{} braz
543 @end lisp
544
545 Also suppose that a corresponding setter procedure called
546 @code{foo-set!} does exist.
547
548 @lisp
549 (foo-set! f 0 'bla)
550 (foo-ref f 0)       @result{} bla
551 @end lisp
552
553 Now we could create a new procedure called @code{foo}, which is a
554 procedure with setter, by calling @code{make-procedure-with-setter} with
555 the accessor and setter procedures @code{foo-ref} and @code{foo-set!}.
556 Let us call this new procedure @code{foo}.
557
558 @lisp
559 (define foo (make-procedure-with-setter foo-ref foo-set!))
560 @end lisp
561
562 @code{foo} can from now an be used to either read from the data
563 structure stored in @code{f}, or to write into the structure.
564
565 @lisp
566 (set! (foo f 0) 'dum)
567 (foo f 0)          @result{} dum
568 @end lisp
569
570 @deffn {Scheme Procedure} make-procedure-with-setter procedure setter
571 @deffnx {C Function} scm_make_procedure_with_setter (procedure, setter)
572 Create a new procedure which behaves like @var{procedure}, but
573 with the associated setter @var{setter}.
574 @end deffn
575
576 @deffn {Scheme Procedure} procedure-with-setter? obj
577 @deffnx {C Function} scm_procedure_with_setter_p (obj)
578 Return @code{#t} if @var{obj} is a procedure with an
579 associated setter procedure.
580 @end deffn
581
582 @deffn {Scheme Procedure} procedure proc
583 @deffnx {C Function} scm_procedure (proc)
584 Return the procedure of @var{proc}, which must be either a
585 procedure with setter, or an operator struct.
586 @end deffn
587
588 @deffn {Scheme Procedure} setter proc
589 Return the setter of @var{proc}, which must be either a procedure with
590 setter or an operator struct.
591 @end deffn
592
593
594 @node Macros
595 @subsection Lisp Style Macro Definitions
596
597 @cindex macros
598 @cindex transformation
599 Macros are objects which cause the expression that they appear in to be
600 transformed in some way @emph{before} being evaluated.  In expressions
601 that are intended for macro transformation, the identifier that names
602 the relevant macro must appear as the first element, like this:
603
604 @lisp
605 (@var{macro-name} @var{macro-args} @dots{})
606 @end lisp
607
608 In Lisp-like languages, the traditional way to define macros is very
609 similar to procedure definitions.  The key differences are that the
610 macro definition body should return a list that describes the
611 transformed expression, and that the definition is marked as a macro
612 definition (rather than a procedure definition) by the use of a
613 different definition keyword: in Lisp, @code{defmacro} rather than
614 @code{defun}, and in Scheme, @code{define-macro} rather than
615 @code{define}.
616
617 @fnindex defmacro
618 @fnindex define-macro
619 Guile supports this style of macro definition using both @code{defmacro}
620 and @code{define-macro}.  The only difference between them is how the
621 macro name and arguments are grouped together in the definition:
622
623 @lisp
624 (defmacro @var{name} (@var{args} @dots{}) @var{body} @dots{})
625 @end lisp
626
627 @noindent
628 is the same as
629
630 @lisp
631 (define-macro (@var{name} @var{args} @dots{}) @var{body} @dots{})
632 @end lisp
633
634 @noindent
635 The difference is analogous to the corresponding difference between
636 Lisp's @code{defun} and Scheme's @code{define}.
637
638 @code{false-if-exception}, from the @file{boot-9.scm} file in the Guile
639 distribution, is a good example of macro definition using
640 @code{defmacro}:
641
642 @lisp
643 (defmacro false-if-exception (expr)
644   `(catch #t
645           (lambda () ,expr)
646           (lambda args #f)))
647 @end lisp
648
649 @noindent
650 The effect of this definition is that expressions beginning with the
651 identifier @code{false-if-exception} are automatically transformed into
652 a @code{catch} expression following the macro definition specification.
653 For example:
654
655 @lisp
656 (false-if-exception (open-input-file "may-not-exist"))
657 @equiv{}
658 (catch #t
659        (lambda () (open-input-file "may-not-exist"))
660        (lambda args #f))
661 @end lisp
662
663
664 @node Syntax Rules
665 @subsection The R5RS @code{syntax-rules} System
666 @cindex R5RS syntax-rules system
667
668 R5RS defines an alternative system for macro and syntax transformations
669 using the keywords @code{define-syntax}, @code{let-syntax},
670 @code{letrec-syntax} and @code{syntax-rules}.
671
672 The main difference between the R5RS system and the traditional macros
673 of the previous section is how the transformation is specified.  In
674 R5RS, rather than permitting a macro definition to return an arbitrary
675 expression, the transformation is specified in a pattern language that
676
677 @itemize @bullet
678 @item
679 does not require complicated quoting and extraction of components of the
680 source expression using @code{caddr} etc.
681
682 @item
683 is designed such that the bindings associated with identifiers in the
684 transformed expression are well defined, and such that it is impossible
685 for the transformed expression to construct new identifiers.
686 @end itemize
687
688 @noindent
689 The last point is commonly referred to as being @dfn{hygienic}: the R5RS
690 @code{syntax-case} system provides @dfn{hygienic macros}.
691
692 For example, the R5RS pattern language for the @code{false-if-exception}
693 example of the previous section looks like this:
694
695 @lisp
696 (syntax-rules ()
697   ((_ expr)
698    (catch #t
699           (lambda () expr)
700           (lambda args #f))))
701 @end lisp
702
703 @cindex @code{syncase}
704 In Guile, the @code{syntax-rules} system is provided by the @code{(ice-9
705 syncase)} module.  To make these facilities available in your code,
706 include the expression @code{(use-syntax (ice-9 syncase))} (@pxref{Using
707 Guile Modules}) before the first usage of @code{define-syntax} etc.  If
708 you are writing a Scheme module, you can alternatively include the form
709 @code{#:use-syntax (ice-9 syncase)} in your @code{define-module}
710 declaration (@pxref{Creating Guile Modules}).
711
712 @menu
713 * Pattern Language::            The @code{syntax-rules} pattern language.
714 * Define-Syntax::               Top level syntax definitions.
715 * Let-Syntax::                  Local syntax definitions.
716 @end menu
717
718
719 @node Pattern Language
720 @subsubsection The @code{syntax-rules} Pattern Language
721
722
723 @node Define-Syntax
724 @subsubsection Top Level Syntax Definitions
725
726 define-syntax:  The gist is
727
728   (define-syntax <keyword> <transformer-spec>)
729
730 makes the <keyword> into a macro so that
731
732   (<keyword> ...)
733
734 expands at _compile_ or _read_ time (i.e. before any
735 evaluation begins) into some expression that is
736 given by the <transformer-spec>.
737
738
739 @node Let-Syntax
740 @subsubsection Local Syntax Definitions
741
742
743 @node Syntax Case
744 @subsection Support for the @code{syntax-case} System
745
746
747
748 @node Internal Macros
749 @subsection Internal Representation of Macros and Syntax
750
751 Internally, Guile uses three different flavors of macros.  The three
752 flavors are called @dfn{acro} (or @dfn{syntax}), @dfn{macro} and
753 @dfn{mmacro}.
754
755 Given the expression
756
757 @lisp
758 (foo @dots{})
759 @end lisp
760
761 @noindent
762 with @code{foo} being some flavor of macro, one of the following things
763 will happen when the expression is evaluated.
764
765 @itemize @bullet
766 @item
767 When @code{foo} has been defined to be an @dfn{acro}, the procedure used
768 in the acro definition of @code{foo} is passed the whole expression and
769 the current lexical environment, and whatever that procedure returns is
770 the value of evaluating the expression.  You can think of this a
771 procedure that receives its argument as an unevaluated expression.
772
773 @item
774 When @code{foo} has been defined to be a @dfn{macro}, the procedure used
775 in the macro definition of @code{foo} is passed the whole expression and
776 the current lexical environment, and whatever that procedure returns is
777 evaluated again.  That is, the procedure should return a valid Scheme
778 expression.
779
780 @item
781 When @code{foo} has been defined to be a @dfn{mmacro}, the procedure
782 used in the mmacro definition of `foo' is passed the whole expression
783 and the current lexical environment, and whatever that procedure returns
784 replaces the original expression.  Evaluation then starts over from the
785 new expression that has just been returned.
786 @end itemize
787
788 The key difference between a @dfn{macro} and a @dfn{mmacro} is that the
789 expression returned by a @dfn{mmacro} procedure is remembered (or
790 @dfn{memoized}) so that the expansion does not need to be done again
791 next time the containing code is evaluated.
792
793 The primitives @code{procedure->syntax}, @code{procedure->macro} and
794 @code{procedure->memoizing-macro} are used to construct acros, macros
795 and mmacros respectively.  However, if you do not have a very special
796 reason to use one of these primitives, you should avoid them: they are
797 very specific to Guile's current implementation and therefore likely to
798 change.  Use @code{defmacro}, @code{define-macro} (@pxref{Macros}) or
799 @code{define-syntax} (@pxref{Syntax Rules}) instead.  (In low level
800 terms, @code{defmacro}, @code{define-macro} and @code{define-syntax} are
801 all implemented as mmacros.)
802
803 @deffn {Scheme Procedure} procedure->syntax code
804 @deffnx {C Function} scm_makacro (code)
805 Return a macro which, when a symbol defined to this value appears as the
806 first symbol in an expression, returns the result of applying @var{code}
807 to the expression and the environment.
808 @end deffn
809
810 @deffn {Scheme Procedure} procedure->macro code
811 @deffnx {C Function} scm_makmacro (code)
812 Return a macro which, when a symbol defined to this value appears as the
813 first symbol in an expression, evaluates the result of applying
814 @var{code} to the expression and the environment.  For example:
815
816 @lisp
817 (define trace
818   (procedure->macro
819     (lambda (x env)
820       `(set! ,(cadr x) (tracef ,(cadr x) ',(cadr x))))))
821
822 (trace @i{foo})
823 @equiv{}
824 (set! @i{foo} (tracef @i{foo} '@i{foo})).
825 @end lisp
826 @end deffn
827
828 @deffn {Scheme Procedure} procedure->memoizing-macro code
829 @deffnx {C Function} scm_makmmacro (code)
830 Return a macro which, when a symbol defined to this value appears as the
831 first symbol in an expression, evaluates the result of applying
832 @var{code} to the expression and the environment.
833 @code{procedure->memoizing-macro} is the same as
834 @code{procedure->macro}, except that the expression returned by
835 @var{code} replaces the original macro expression in the memoized form
836 of the containing code.
837 @end deffn
838
839 In the following primitives, @dfn{acro} flavor macros are referred to
840 as @dfn{syntax transformers}.
841
842 @deffn {Scheme Procedure} macro? obj
843 @deffnx {C Function} scm_macro_p (obj)
844 Return @code{#t} if @var{obj} is a regular macro, a memoizing macro or a
845 syntax transformer.
846 @end deffn
847
848 @deffn {Scheme Procedure} macro-type m
849 @deffnx {C Function} scm_macro_type (m)
850 Return one of the symbols @code{syntax}, @code{macro} or
851 @code{macro!}, depending on whether @var{m} is a syntax
852 transformer, a regular macro, or a memoizing macro,
853 respectively.  If @var{m} is not a macro, @code{#f} is
854 returned.
855 @end deffn
856
857 @deffn {Scheme Procedure} macro-name m
858 @deffnx {C Function} scm_macro_name (m)
859 Return the name of the macro @var{m}.
860 @end deffn
861
862 @deffn {Scheme Procedure} macro-transformer m
863 @deffnx {C Function} scm_macro_transformer (m)
864 Return the transformer of the macro @var{m}.
865 @end deffn
866
867 @deffn {Scheme Procedure} cons-source xorig x y
868 @deffnx {C Function} scm_cons_source (xorig, x, y)
869 Create and return a new pair whose car and cdr are @var{x} and @var{y}.
870 Any source properties associated with @var{xorig} are also associated
871 with the new pair.
872 @end deffn
873
874
875 @c Local Variables:
876 @c TeX-master: "guile.texi"
877 @c End: