Compiler construction 编译器构造：如何从函数返回不同的闭包？

我为一种玩具语言编写了一个编译器。我希望我的语言能成为一流的公民。 若我理解正确，当编译器看到使用外部变量的嵌套函数时，它会创建一个闭包。闭包可以实现为一个类，该类包含自由变量和函数本身

现在考虑下面的代码：

func bar(a:Int, b:Bool) -> (Void -> Int)
  func foo1() -> Int
    return a + 1
  end

  func foo2() -> Int
    return a + 2
  end

  if b then
    return foo1
  else
    return foo2
  end
end

编译器可以将此代码重写为：

class Foo1
  var a := 0
  func foo1() -> Int
    return self.a + 1
  end
end

class Foo2
  var a := 0
  func foo2() -> Int
    return self.a + 2
  end
end

func bar(a:Int, b:Bool) -> //what is the return type of this function?
  if b then
    var foo1: Foo1
    foo1.a = a
    return foo1
  else
    var foo2: Foo2
    foo2.a = a
    return foo2
  end
end

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但是在这种情况下，

bar（）

的返回类型是什么？还是闭包的实现方式不同？

您可以根据编译器生成代码的PL（目标PL）选择

bar

函数的结果类型

例如，使类

Foo1

和

Foo2

从类

Foo

继承或实现接口

Foo

。在这种情况下，任何函数都必须具有类型

Foo

Foo

将是

bar

的结果类型。这种方法会丢失以下意义上的类型信息

Foo

必须有一个应用/调用函数的方法，该方法将获取

value

类型的值并返回

value

类型的值，因为

Foo

类型的值可能是任何类型的函数。因此，生成的代码将不可避免地包含类型转换。但是，如果目标PL是非类型化的，则这不是一个真正的问题

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原则上，您可以使用更具体的类型。例如，使用2个参数定义

Func

类型构造函数。在这种情况下，从

X

到

Y

的任何函数在生成的代码中必须具有类型

Func（X，Y）

Func（Void，Int）

将是

bar

的结果类型。但是目标PL的类型系统应该是复杂的。我从未听说过这种方法。

这是一个类型理论问题

从你所说的，我知道你的玩具语言是静态类型的。静态类型语言要求您向编译器提供显式类型（或足够的信息来推断类型，如在Ocaml中所做的）。

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为了告诉编译器bar的类型，您需要对foor1和foo2使用相同的类型，或者在您的玩具语言中添加对联合类型的支持（例如：）。

如果我正确理解您的问题，编译器将有效地为这两种类型生成一个公共基类

真正的答案取决于您实际编写的编译器类型

您的示例基本上是一个生成另一种（更简单？）OO语言的transpiler，因此它将为具有相同签名的所有块类型生成一个公共基类，

VoidBlockIntReturn

类，使用一个方法，

func call（）->Int

。然后，您的

foo1

和

foo2

都将实现

call（）

，任何调用块的人都将对该对象调用

call（）

如果您的OO语言支持适当的Smalltalk风格的消息发送和duck类型，那么您甚至不需要基类，只需要方法具有相同消息名称的约定（即，

调用

）

若你们真的编译成汇编程序，那个就更容易了：汇编程序并没有真正的数据类型，也并没有区分数据和代码。数据只是一堆字节，代码也是

对一段数据运行的指令决定了这些字节的解释类型。因此，就像我们的duck类型方法一样，只要

调用

方法的指令在数据（您的块）中的偏移量相同，并且采用相同的参数和返回类型，就汇编程序而言，这些块就是可交换的

此外，汇编语言/机器代码可以相对于代码对数据进行寻址，因此您可以生成一个函数，该函数在其代码之后的同一内存块中包含数据，并使用指令相对寻址（“PC相对寻址”）进行查找。然后你基本上有函数指针，你可以传递给任何能处理函数指针的人，他们仍然可以捕获数据

但是，在这种情况下，每次捕获新的变量值时，都必须复制整个块（包括其代码），并且很难实现适当的内存保护，因为在同一内存页上有可执行代码和可变数据

尽管可以通过创建一个块作为对象（或结构）来缓解一些问题，该对象（或结构）以字节开始，字节与跳转指令相同，之前的指令将指向其数据的指针写入寄存器或将其推送到堆栈上。这样，实际的块代码将作为常规函数共享，对象可以被类型转换为函数指针，并由对块一无所知的人调用

开始时的指令基本上会调用函数，并将指向数据的指针作为隐藏的额外参数传递

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实际上，我在博客上写了关于块是如何工作的，以防您想阅读另一篇可能有用的文章：

它返回一个函数引用/指针。我要求您指定编写最后一个带有“类”声明的程序的PL。@FrankC。函数指针只包含函数的地址，不包含任何数据。因此，您不能仅使用函数指针来实现闭包。@sepp2k我不同意您的观点，但基于实现偏差，答案是非常主观的。此外，还存在模糊性，使得封闭式var

a

没有类型。我回答了第一个

type

问题，关于返回的是什么，它是一个函数指针。如图所示，这是一个合理的实现（我不会同意）。仅仅使用函数指针是不可能正确实现闭包的。不能存储任何环境信息。考虑一下用不同参数调用bar的情况。仅使用函数指针不足以表示