利用宏为elixir增加while循环控制结构

c语言中的宏定义：

#define SUM(a, b) (a + b)

程序中就可以用SUM这个求和函数（相当于符号替换），编译器会在编译时将所有出现SUM(a, b)的地方替换成(a + b)，它是个预编译指令，在编译时执行。其实elixir中的宏也具有类似的功能，它能为elixir带来新的特性。比如说elixir中是没有while循环的，如果我们想在elixir中使用while循环怎么办比如说我想用这样一个功能：

while true do
  receive do
   "break"-> break
   _ -> IO.puts "do something else"
  end
end

轮询接受消息，当接收到break的消息时就退出while循环（elixir的循环有很多种，关键在于这个break，我们需要一种帮助我们提前结束循环的能力，又不需要附加很多代码，在需要的时候调用break就能跳出循环这是我们所希望有的，虽然这很不函数式）。接下来就用elixir的宏来实现这一功能！首先我们需要一个无限循环（elixir中不直接提供不过我们可以使用Stream.cycle产生无限流）

for _ <- Stream.cycle([:any]) do
    nil
end

有了无限循环我们需要一个宏来定义while

defmodule WhileLoop do
  defmacro while(condition_expression, do: do_block) do
    quote do
      for _ <- Stream.cycle([:any]) do
        if unquote(condition_expression) do
        unquote(do_block)
        else
          # break out of loop
        end
      end
    end
  end
end

这里就用到了quote和unquote，我们定义一个while宏判断条件condition_expression来决定是否执行do_block中的程序结构。我们如何break一个无限循环呢？throw一个error可不可以？答案是当然可以！

defmodule WhileLoop do
  defmacro while(condition_expression, do: do_block) do
    quote do
      for _ <- Stream.cycle([:any]) do
        if unquote(condition_expression) do
        unquote(do_block)
        else
          break()
        end
      end
    end
  end

  def break, do: throw :break
end

我们增加一个函数break定义，并且在else中调用break这样就能跳出无限循环了，但是好像还有一个问题是不是这样程序就崩掉了！所以还是要添加一个容错try catch，对！

defmodule WhileLoop do
  defmacro while(condition_expression, do: do_block) do
    quote do
      try do
        for _ <- Stream.cycle([:any]) do
          if unquote(condition_expression) do
            unquote(do_block)
          else
            break()
          end
        end
      catch :break -> :ok
      end
    end
  end

  def break, do: throw :break
end

我们把自己throw的break给抓住，这样系统就不会崩掉了。这里quote与unquote的配合是很巧妙的，quote的do end结构中的程序结构都会变成符号描述（AST）而不会执行其程序语句结果（保证了do_block程序结构不会在if判断之前执行，因为while其实是函数condition_expression和逗号后面的都是参数，对比python中的函数带()和不带()，fun和fun()一个会执行一个是函数的引用，你可以传进另一个函数使用），但是我们需要在满足条件时执行do_block程序结构，因此也需要unquote(do_block)，condition_expression同理。好了while循环结构也完成了！我们再用开头的程序试一下while循环是否工作正常，来一个完整的程序！

import WhileLoop
{:ok, pid} = Task.start fn ->
    while true do
      receive do
       "break" -> break
       _ -> IO.puts "do something else"
      end
    end
end
Process.send pid, "hi", []
Process.send pid, "break", []
Process.alive? pid

将以上代码粘贴到iex中（要先加载WhileLoop模块可以直接粘贴进iex shell），可以得到如下运行结果

iex(13)> Process.send pid, "hi", []
do something else
:ok
iex(14)> Process.send pid, "hello", []
do something else
:ok
iex(16)> Process.alive? pid
true
iex(17)> Process.send pid, "break", []
:ok
iex(18)> Process.alive? pid
false

在向进程发送hi和hello消息后while循环还是没有退出继续等待接受消息，但发送完break后进程也随之退出说明while循环正常break！看来我们的while如预期般的运行了^^，不过此处还是有一个问题我们并不能在do_block中直接更改condition_expression条件值来达到跳出循环，说白了函数式编程语言是不允许你去改变函数参数的。但是while x < y do something这样的结构还是允许的，用处还是很大的，在很多需要无限循环的地方可以节约很多的代码。

利用宏为elixir增加while循环控制结构

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