第 19 章 一個(gè)查詢編譯器

第 19 章 一個(gè)查詢編譯器

在前面章節(jié)里定義的有些宏很長(zhǎng)。為了生成展開式，if-match?需要用到圖 18.7 和18.8 中的所有代碼，以及 [示例代碼 18.1] 中的?destruc?。如此之長(zhǎng)的宏自然而然地將我們帶入最后一個(gè)主題：嵌入式語(yǔ)言。如果說(shuō)短小的宏是Lisp 的擴(kuò)展，那么大的宏就是在其中定義子語(yǔ)言 可能帶有它們自己的語(yǔ)法或者控制結(jié)構(gòu)。我們?cè)?if-match?中看出了些端倪，在這個(gè)宏里，它有自己的一套表達(dá)變量的方式。

我們把實(shí)現(xiàn)在 Lisp 中的語(yǔ)言稱為嵌入式語(yǔ)言。和 "實(shí)用工具" 一樣，這個(gè)術(shù)語(yǔ)并沒有嚴(yán)格的定義；if-match?可能仍算是實(shí)用工具，但它已經(jīng)開始有一點(diǎn)嵌入式語(yǔ)言的意思了。

嵌入式語(yǔ)言和那些用傳統(tǒng)的編譯器或解釋器實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)言截然不同。它是用某種現(xiàn)有的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)的方式通常是采用轉(zhuǎn)換。沒有必要在基語(yǔ)言和它的擴(kuò)展之間制造人為的隔閡：可以將兩者自由地混用在一起。對(duì)于實(shí)現(xiàn)者來(lái)說(shuō)，這意味著可以省下大量精力。你可以讓你想要的部分實(shí)現(xiàn)成嵌入的，而讓其余的部分使用基語(yǔ)言。

轉(zhuǎn)換，在 Lisp 里，意味著使用宏。在某種程度上，你可以用預(yù)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式語(yǔ)言。但預(yù)處理器通常只能操作文本，而宏卻可以利用 Lisp 的一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的特性：在讀取器和編譯器之間，你的 Lisp 程序被表達(dá)成 Lisp 對(duì)象的列表。在這個(gè)階段進(jìn)行轉(zhuǎn)換要更自如一些。

最著名的嵌入式語(yǔ)言例子是 CLOS，即 Common Lisp Object System。如果你想要把一個(gè)普通的語(yǔ)言改造成面向?qū)ο蟮陌姹?，那只能寫一個(gè)新的編譯器。在Lisp 里就不是這樣了。調(diào)整編譯器將使 ??? 跑得更快，而在理論上，編譯器不需要有絲毫改變。這一整套系統(tǒng)都可以用Lisp 寫出來(lái)。

接下來(lái)的章節(jié)會(huì)給出幾個(gè)嵌入式語(yǔ)言的例子。本章將描述如何將一個(gè)回答數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的程序嵌入到 Lisp 中。(你將會(huì)注意到這個(gè)程序和?if-match?有一系列相通的地方。) 第一節(jié)將介紹如何寫一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于解釋查詢語(yǔ)句。之后，這個(gè)程序被重新實(shí)現(xiàn)成一個(gè)查詢編譯器，實(shí)質(zhì)上，是實(shí)現(xiàn)成了一個(gè)巨大的宏, 這既使程序更加高效，也讓它能更好地與 Lisp 集成。

19.1 數(shù)據(jù)庫(kù)

鑒于當(dāng)前的目的，數(shù)據(jù)庫(kù)的形式并不是關(guān)鍵。所以，這里出于方便起見把信息保存在列表里。例如，我們將 "Joshua Reynolds 是一位生活于 1723 至 1792 年的英國(guó)畫家" 這個(gè)事實(shí)表示成：

(painter reynolds joshua english)
(dates reynolds 1723 1792)

把信息壓縮表示成列表，并無(wú)標(biāo)準(zhǔn)辦法可循。我們可以依法炮制，也干脆用一個(gè)大列表：

(painter reynolds joshua 1723 1792 english)

組織數(shù)據(jù)庫(kù)表項(xiàng)的方式由用戶來(lái)決定。唯一的限制是這些項(xiàng)目(事實(shí)) 將用其第一個(gè)元素(謂詞) 來(lái)索引。

在這些約束下，任何一致的形式都可以工作，盡管某些形式的查詢速度更快些。

任何數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都至少要支持兩種操作：修改數(shù)據(jù)庫(kù)，和查詢數(shù)據(jù)庫(kù)。[示例代碼 19.1] 中給出的代碼以一個(gè)基本的形式提供了這些操作。數(shù)據(jù)庫(kù)由一張哈希表表示，表項(xiàng)則是一個(gè)個(gè)事實(shí)，事實(shí)的謂詞作為哈希表的鍵值。

盡管圖 19.1 中定義的數(shù)據(jù)庫(kù)函數(shù)支持多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，但它們默認(rèn)的操作對(duì)象都是?\*default-db\*。作為 Common Lisp 里的包，那些不需要操作多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的程序甚至不需要關(guān)心它們。在本章所有的例子將 只用到?\*default-db\*。

[示例代碼 19.1]：基本的數(shù)據(jù)庫(kù)函數(shù)

(defun make-db (&optional (size 100))
  (make-hash-table :size size))

(defvar *default-db* (make-db))

(defun clear-db (&optional (db *default-db*))
  (clrhash db))

(defmacro db-query (key &optional (db '*default-db*))
  '(gethash ,key ,db))

(defun db-push (key val &optional (db *default-db*))
  (push val (db-query key db)))

(defmacro fact (pred &rest args)
  '(progn (db-push ',pred ',args)
    ',args))

我們調(diào)用?clear-db?，初始化系統(tǒng)，這個(gè)命令會(huì)清空當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)。我們通過(guò)給db-query 一個(gè)謂詞來(lái)查詢事實(shí)，并用?db-push?將新事實(shí)插入到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)里。正如第 12.1 節(jié)里解釋的那樣，一個(gè)展開成可逆引用的宏其自身也將是可逆的。由于?db-query?就是以這種方式定義的，所以我們可以簡(jiǎn)單地在謂詞的?db-query?上?push?新事實(shí)。在 Common Lisp 里，除非特別指定，哈希表中的項(xiàng)被初始化為?nil?，這樣任何key 在初始時(shí)都會(huì)有一個(gè)空列表與之關(guān)聯(lián)。最后，fact?宏用來(lái)給數(shù)據(jù)庫(kù)加入新事實(shí)。

> (fact painter reynolds joshua english)
(REYNOLDS JOSHUA ENGLISH)
> (fact painter canale antonio venetian)
(CANALE ANTONIO VENETIAN)
> (db-query 'painter)
((CANALE ANTONIO VENETIAN)
  (REYNOLDS JOSHUA ENGLISH))
T

其中，t?是?db-query?返回的第二個(gè)值。而?db-query?會(huì)展開成?gethash?，后者則把它返回的第二個(gè)值作為標(biāo)記，以區(qū)別兩種情況：即沒有發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目，和發(fā)現(xiàn)了一個(gè)值為?nil?的項(xiàng)目。

19.2 模式匹配查詢

之前用?db-query?來(lái)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，其實(shí)這種方式不是很靈活。通常用戶會(huì)想要問(wèn)的問(wèn)題不會(huì)單單依賴事實(shí)的第一個(gè)元素。所謂查詢語(yǔ)言就是一種用來(lái)表達(dá)更復(fù)雜查詢的語(yǔ)言。在一個(gè)典型的查詢語(yǔ)言里，

用戶可以詢問(wèn)所有滿足某些約束組合的值 例如，所有生于?1697?年的畫家的姓氏。

我們的程序?qū)⑻峁┮环N聲明式的查詢語(yǔ)言。在這種查詢語(yǔ)言中，由用戶指定答案必須滿足的約束，而把如何生成答案的麻煩事留給系統(tǒng)。這樣表達(dá)查詢和人們?nèi)粘?huì)話中的方式很類似。對(duì)于我們的程序，我們可

以要求系統(tǒng)找出所有這樣的：存在一個(gè)?(painter ...)?形式的事實(shí)，以及一個(gè)?(dates 1697 ...)形式的事實(shí)，以此來(lái)表達(dá)這個(gè)例子查詢。如此，就能通過(guò)下面這個(gè)查詢來(lái)引用所有生于 1697 年的畫家：

(and (painter ?x ?y ?z)
  (dates ?x 1697 ?w))

我們的程序不但接受由謂詞和一些參數(shù)組成的簡(jiǎn)單查詢，還將能夠回答由?and?和?or?這些邏輯操作符連接而成的任意復(fù)雜查詢。圖 19.2 中給出了查詢語(yǔ)言的語(yǔ)法。

[示例代碼 19.2] 查詢語(yǔ)法

<query> : (<symbol> <argument>*)
: (not <query>)
: (and <query>*)
: (or <query>*)
<argument> : ?<symbol>
: <symbol>
: <number>

由于事實(shí)是用它們的謂詞來(lái)索引的，所以變量不能出現(xiàn)在謂詞的位置上。如果你愿意放棄索引帶來(lái)的好處，你可以通過(guò)總是使用相同的謂詞，并且使第一個(gè)參數(shù)成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)謂詞來(lái)繞過(guò)這個(gè)限制。

和許多類似的系統(tǒng)一樣，這個(gè)程序?qū)τ谡嬷挡扇岩烧摰挠^點(diǎn)：除了已知的事實(shí)之外，其他所有陳述都是錯(cuò)誤的。如果問(wèn)題中的事實(shí)不在數(shù)據(jù)庫(kù)里，not?操作符就會(huì)成功。某種程度上，你可以使用Wayne's World【注1】 的方式顯式地表達(dá)邏輯假：

(edible motor-oil not)

就算這樣，not?操作符也不會(huì)對(duì)這些事實(shí)另眼相待。

在編程語(yǔ)言里，解釋性和編譯性的程序之間有著根本的區(qū)別。在本章實(shí)現(xiàn)查詢的時(shí)候，我們也將體會(huì)到這一點(diǎn)。查詢解釋器接受查詢，并根據(jù)它從數(shù)據(jù)庫(kù)里生成答案。而查詢編譯器接受查詢，然后生成一個(gè)程序，當(dāng)這個(gè)程序運(yùn)行時(shí)，會(huì)得出相同的結(jié)果。接下來(lái)幾節(jié)里，會(huì)先描述一個(gè)查詢解釋器，然后再實(shí)現(xiàn)一個(gè)查詢編譯器。

19.3 一個(gè)查詢解釋器

為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)聲明式的查詢語(yǔ)言，我們將使用在第 18.4 節(jié)定義的模式匹配工具。[示例代碼 19.3] 中的函數(shù)可以解釋 [示例代碼 19.2] 那種形式的查詢。這段代碼里的核心函數(shù)是?interpret-query，它遞歸地對(duì)復(fù)雜查詢的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，在這個(gè)過(guò)程中生成綁定。復(fù)雜查詢的求值按從左到右的順序進(jìn)行，就像 Common Lisp 本身那樣。

當(dāng)遞歸進(jìn)行到代表事實(shí)的模式上時(shí)，interpret-query?調(diào)用?lookup。這里正是模式匹配發(fā)生的地方。函數(shù)?lookup?接受一個(gè)由謂詞及其參數(shù)列表所組成的模式，然后返回一個(gè)能夠使模式匹配到數(shù)據(jù)庫(kù)中某個(gè)事實(shí)的所有綁定的列表。它首先獲取所有該謂詞的數(shù)據(jù)庫(kù)表項(xiàng)，然后調(diào)用match (18.5 節(jié)) 把它們和模式逐一比較。每當(dāng)匹配成功，就返回一個(gè)綁定列表，然后 lookup 返回一個(gè)含有所有這些列表的列表。

> (lookup 'painter '(?x ?y english))
(((?Y . JOSHUA) (?X . REYNOLDS)))

然后，這些結(jié)果會(huì)根據(jù)旁邊的邏輯操作符或被濾除，或被組合。最終的結(jié)果將以列表的形式返回，其中，列表的元素是綁定的集合。如果用[示例代碼 19.4] 中所給出的斷言，那么下面是本章先前例子對(duì)應(yīng)的結(jié)果：

> (interpret-query '(and (painter ?x ?y ?z)
    (dates ?x 1697 ?w)))
(((?W . 1768) (?Z . VENETIAN) (?Y . ANTONIO) (?X . CANALE))
  ((?W . 1772) (?Z . ENGLISH) (?Y . WILLIAM) (?X . HOGARTH)))

這是一個(gè)普適的原則，即查詢可以無(wú)限制地組合和嵌套。在少數(shù)情況下，查詢語(yǔ)法會(huì)有一些細(xì)微的限制，但分析完一些例子，了解了這部分代碼的用法之后，我們就能很從容地處理這些問(wèn)題了。

[示例代碼 19.3]：查詢解釋器

(defmacro with-answer (query &body body)
  (let ((binds (gensym)))
    '(dolist (,binds (interpret-query ',query))
      (let ,(mapcar #'(lambda (v)
            '(,v (binding ',v ,binds)))
          (vars-in query #'atom))
        ,@body))))

(defun interpret-query (expr &optional binds)
  (case (car expr)
    (and (interpret-and (reverse (cdr expr)) binds))
    (or (interpret-or (cdr expr) binds))
    (not (interpret-not (cadr expr) binds))
    (t (lookup (car expr) (cdr expr) binds))))

(defun interpret-and (clauses binds)
  (if (null clauses)
    (list binds)
    (mapcan #'(lambda (b)
        (interpret-query (car clauses) b))
      (interpret-and (cdr clauses) binds))))

(defun interpret-or (clauses binds)
  (mapcan #'(lambda (c)
      (interpret-query c binds))
    clauses))

(defun interpret-not (clause binds)
  (if (interpret-query clause binds)
    nil
    (list binds)))

(defun lookup (pred args &optional binds)
  (mapcan #'(lambda (x)
      (aif2 (match x args binds) (list it)))
    (db-query pred)))

[示例代碼 19.4]：一些作為示例的事實(shí)斷言

(clear-db)
(fact painter hogarth william english)
(fact painter canale antonio venetian)
(fact painter reynolds joshua english)
(fact dates hogarth 1697 1772)
(fact dates canale 1697 1768)
(fact dates reynolds 1723 1792)

宏?with-answer?提供了一個(gè)在 Lisp 程序里使用這個(gè)查詢解釋器的清爽簡(jiǎn)潔的方法。它的第一個(gè)參數(shù)可以是任意合法的查詢；其余參數(shù)被視為一個(gè)代碼體。with-answer?會(huì)展開成這樣的代碼，它收集由查詢生成的所有綁定的集合，然后用每個(gè)綁定集合所指定的變量來(lái)迭代整個(gè)代碼體。出現(xiàn)在一個(gè)with-answer?的查詢里的變量(通常) 可以在其代碼體里使用。當(dāng)查詢成功但卻不含有變量時(shí)，with-answer?只求值代碼體一次。

每一個(gè)名字叫 Hogarth 的畫家的姓氏和國(guó)籍。

> (with-answer (painter hogarth ?x ?y)
  (princ (list ?x ?y)))
(WILLIAM ENGLISH)
NIL

每一個(gè)生于 1697 年的畫家的姓氏。(我們最初的例子)

> (with-answer (and (painter ?x _ _)
    (dates ?x 1697 _))
  (princ (list ?x)))
(CANALE)(HOGARTH)
NIL

每一個(gè)卒于 1772 年或者 1792 年的人的姓氏和出生年份。

> (with-answer (or (dates ?x ?y 1772)
    (dates ?x ?y 1792))
  (princ (list ?x ?y)))
(HOGARTH 1697)(REYNOLDS 1723)
NIL

每一個(gè)不和某個(gè)威尼斯畫家生于同年的英國(guó)畫家的姓氏。

[示例代碼 19.5] 使用查詢解釋器

(with-answer (and (painter ?x english) (dates ?x ?b ) (not (and (painter ?x2 venetian) (dates ?x2 ?b )))) (princ ?x)) REYNOLDS NIL

根據(jù)定義在 [示例代碼 19.4] 中的數(shù)據(jù)庫(kù)，[示例代碼 19.5] 中羅列了一些帶中文翻譯的查詢作例子。因?yàn)槟Ｊ狡ヅ涫怯?match?完成的，因此在模式中可以使用下劃線作為通配符。

為了讓這些例子不至于太長(zhǎng)，查詢的代碼體中的代碼僅僅打印了查詢結(jié)果。一般而言，with-answer的代碼體中可以由任何 Lisp 表達(dá)式構(gòu)成。

19.4 綁定上的限制

對(duì)于哪些變量將會(huì)被一個(gè)查詢所綁定這個(gè)問(wèn)題上存在一些限制。例如，為什么下列查詢

(not (painter ?x ?y ?z))

應(yīng)該將任何綁定賦值給??x?和??y?呢？存在無(wú)限多種不是某個(gè)畫家名字的??x?和??y?的組合。因此我們加了一個(gè)限制：not?操作符將過(guò)濾掉那些已生成的綁定，例如這里

(and (painter ?x ?y ?z) (not (dates ?x 1772 ?d)))

但你不能指望它會(huì)全自動(dòng)地生成綁定。我們?cè)谏山壎系臅r(shí)候，必須先找出所有的畫家，然后再排除那些沒有生于 1772 年的。要是我們寫子句的順序相反：

(and (not (dates ?x 1772 ?d)) (painter ?x ?y ?z)) ; wrong

那么，只要存在任何生于 1772 年的畫家，結(jié)果將是?nil?。即使在第一個(gè)例子里，我們也不該認(rèn)為可以在?with-answer?表達(dá)式的代碼體里使用??d?的值。

同樣，形如?(or )?的表達(dá)式只保證可以實(shí)際生成那些出現(xiàn)在所有 里的變量的綁定。如果一個(gè)?with-answer?包含了查詢

(or (painter ?x ?y ?z) (dates ?x ?b ?d))

你可以預(yù)期?x 的綁定是可用的，因?yàn)闊o(wú)論哪一個(gè)子查詢成功了，它都會(huì)生成一個(gè) ?x 的綁定。但不管是 ?y 還是 ?b 都不保證可以從查詢中得到綁定，盡管它其中一個(gè)子查詢可以。沒有被查詢綁定的模式變量在迭代時(shí)將是 nil 。

19.5 一個(gè)查詢編譯器

[示例代碼 19.3] 中的代碼實(shí)現(xiàn)了我們想要的功能，但效率不彰。首先，盡管查詢結(jié)構(gòu)在編譯期就是已知的，程序還是把分析工作放在了運(yùn)行期完成。其次，程序通過(guò)構(gòu)造列表來(lái)保存變量綁定，其實(shí)，本可以用變量來(lái)保存它們自己的值的。我們不妨換一種方式定義 with-answer ，同時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題。

[示例代碼 19.6] 定義了一個(gè)新版的?with-answer?。這個(gè)新的實(shí)現(xiàn)秉承了一個(gè)傳統(tǒng)，它始于?avg(13.1 節(jié))，在?if-match?(18.4 節(jié)) 繼承了下來(lái)：新的實(shí)現(xiàn)在編譯期完成了原來(lái)舊版本在運(yùn)行期的大部分工作。[示例代碼 19.6] 和 [示例代碼 19.3] 中的代碼貌似一模一樣，但前者中的函數(shù)無(wú)一是在運(yùn)行期調(diào)用的。這些函數(shù)不再生成綁定，它們直接生成代碼，而這些生成的代碼將成為?with-answer展開式的一部分。在運(yùn)行期，這些代碼將根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)，產(chǎn)生滿足查詢要求的綁定。

從效果上來(lái)看，這個(gè)程序是一個(gè)巨大的宏。[示例代碼 19.7] 中顯示了?with-answer?宏展開后的模樣。大多數(shù)的工作是由?pat-match?(18.4 節(jié)) 完成的，它本身也是一個(gè)宏?，F(xiàn)在，運(yùn)行期需要的新函數(shù)就只有[示例代碼 19.1] 中給出的基本的數(shù)據(jù)庫(kù)函數(shù)了。

雖然在?toplevel?下調(diào)用?with-answer?，對(duì)查詢進(jìn)行編譯處理幾乎沒什么好處。表示查詢的代碼被生成，求值，然后就被扔在一邊。但是當(dāng)with-answer 表達(dá)式出現(xiàn)在Lisp 程序里的時(shí)候，表示查詢的代碼就成為了其宏展開的一部分。這樣，當(dāng)編譯包含查詢的程序時(shí)，所有的查詢代碼都將在這個(gè)過(guò)程中被內(nèi)聯(lián)(inline) 編譯。

盡管這個(gè)新方法的主要優(yōu)勢(shì)是性能，但它也讓?with-answer?表達(dá)式更好地融入了它所在的代碼。這具體表現(xiàn)在兩個(gè)改進(jìn)上。首先，查詢中的參數(shù)現(xiàn)在被求值了，所以我們可以說(shuō)：

> (setq my-favorite-year 1723)
1723
> (with-answer (dates ?x my-favorite-year ?d)
  (format t "~A was born in my favorite year.~%" ?x))
REYNOLDS was born in my favorite year.
NIL

雖然在查詢解釋器里同樣可以做到這點(diǎn)，但代價(jià)是必須顯式調(diào)用?eval。而且即便如此，在查詢參數(shù)中還是無(wú)法引用詞法變量。

由于現(xiàn)在查詢中的參數(shù)都會(huì)被求值，所以任何不會(huì)求值到其自身的字面參數(shù)(例如 english ) 都應(yīng)該被引用起來(lái)。(見[示例代碼 19.8])

新方法的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：它現(xiàn)在可以更容易地在查詢中包含普通的 Lisp 表達(dá)式。查詢編譯器增加了一個(gè) lisp 操作符，它可以跟任意 Lisp 表達(dá)式。就像 not 操作符那樣，它不會(huì)生成任何綁定，但它將排除那些使表達(dá)式返回nil 的綁定。在需要使用諸如> 的內(nèi)置謂詞時(shí)，lisp 操作符就能幫上忙：

> (with-answer (and (dates ?x ?b ?d)
    (lisp (> (- ?d ?b) 70)))
  (format t "~A lived over 70 years.~%" ?x))
CANALE lived over 70 years.
HOGARTH lived over 70 years.

一個(gè)實(shí)現(xiàn)良好的嵌入式語(yǔ)言可以跟基語(yǔ)言在這兩方面都結(jié)合得天衣無(wú)縫。

除了這兩個(gè)附加特性以外 參數(shù)的求值以及新的 lisp 操作符 查詢編譯器和查詢解釋器支持的查詢語(yǔ)言是完全相同的。[示例代碼 19.8]顯示了有查詢編譯器用 [示例代碼 19.4] 中定義的數(shù)據(jù)庫(kù)所生成的示例結(jié)果。

[示例代碼 19.6] 查詢編譯器

(defmacro with-answer (query &body body)
  '(with-gensyms ,(vars-in query #'simple?)
    ,(compile-query query '(progn ,@body))))

(defun compile-query (q body)
  (case (car q)
    (and (compile-and (cdr q) body))
    (or (compile-or (cdr q) body))
    (not (compile-not (cadr q) body))
    (lisp '(if ,(cadr q) ,body))
    (t (compile-simple q body))))

(defun compile-simple (q body)
  (let ((fact (gensym)))
    '(dolist (,fact (db-query ',(car q)))
      (pat-match ,(cdr q) ,fact ,body nil))))

(defun compile-and (clauses body)
  (if (null clauses)
    body
    (compile-query (car clauses)
      (compile-and (cdr clauses) body))))

(defun compile-or (clauses body)
  (if (null clauses)
    nil
    (let ((gbod (gensym))
        (vars (vars-in body #'simple?)))
      '(labels ((,gbod ,vars ,body))
        ,@(mapcar #'(lambda (cl)
            (compile-query cl '(,gbod ,@vars)))
          clauses)))))

(defun compile-not (q body)
  (let ((tag (gensym)))
    '(if (block ,tag
        ,(compile-query q '(return-from ,tag nil))
        t)
      ,body)))

我們?cè)岬?，把表達(dá)式編譯后再求值，比將其作為列表送給?eval?更勝一籌。第 17.2 節(jié)對(duì)個(gè)中原委解釋了兩點(diǎn)。前者更快，而且允許表達(dá)式在外圍的詞法上下文中進(jìn)行求值。對(duì)查詢加以編譯的優(yōu)點(diǎn)與之非常相似。通常要在運(yùn)行期做的事現(xiàn)在在編譯期就完成了。而且因?yàn)檫@些查詢?cè)诰幾g后和周圍的 Lisp 代碼成為了一體，所以它們得以利用詞法上下文。

[示例代碼 19.7] 同一查詢的兩個(gè)展開式

(with-answer (painter ?x ?y ?z)
  (format t "~A ~A is a painter.~%" ?y ?x))

被解釋器展開成：

(dolist (#:g1 (interpret-query '(painter ?x ?y ?z)))
  (let ((?x (binding '?x #:g1))
      (?y (binding '?y #:g1))
      (?z (binding '?z #:g1)))
    (format t "~A ~A is a painter.~%" ?y ?x)))

而被編譯器展開成：

(with-gensyms (?x ?y ?z)
  (dolist (#:g1 (db-query 'painter))
    (pat-match (?x ?y ?z) #:g1
      (progn
        (format t "~A ~A is a painter.~%" ?y ?x))
      nil)))

每一個(gè)名字叫?Hogarth?的畫家的姓氏和國(guó)籍。

> (with-answer (painter 'hogarth ?x ?y)
  (princ (list ?x ?y)))
(WILLIAM ENGLISH)
NIL

每一個(gè)不跟某個(gè)威尼斯畫家生于同年的英國(guó)畫家的姓氏。

> (with-answer (and (painter ?x _ 'english)
    (dates ?x ?b _)
    (not (and (painter ?x2 _ 'venetian)
        (dates ?x2 ?b _))))
  (princ ?x))
REYNOLDS
NIL

每一個(gè)死于 1770 年到 1800 年開區(qū)間的畫家的姓氏和死亡年份。

備注：

【注1】譯者注：Wayne's World 是上世紀(jì) 90 年代 NBC 拍攝的系列短劇，后被改編為電影，中文名為《反斗智多星》。其中的角色經(jīng)常用類似"這是歷史的巧合，才怪！" 的方式表達(dá)否定和挖苦的情緒。該劇讓這種故意搞怪的表達(dá)方式在北美變得流行起來(lái)。