Scheme 方案环境模型关闭问题

引入环境模型代替替代模型

在学习这一部分时，我做了以下测试：

(define a1 1)
(define (f1) a1)
(f1) ; return 1
(define (f2) (define a1 2) a1)
(f2) ; return 2
(define (f3) (define a1 2) (f1))
(f3) ; return 1，not 2

最后一句话出乎我的意料

来自SICP的句子标记

通过构造一个框架，将过程的形式参数绑定到调用的参数，然后在构造的新环境的上下文中评估过程体，将过程对象应用到一组参数。新框架将应用的过程对象的环境部分作为其封闭环境

根据此规则，当调用

f1

时，在

f3

中创建一个新环境，其封闭环境是全局的，而不是调用

f2

时创建的环境（调用

E1

）。对我来说，

E1

应该是封闭的环境

为了简洁起见，我画了两幅描绘环境的画

类似的C示例：

int a = 1;
void f1() {
    printf("a = %d from f1\n", a);
}
void f2() {
    int a = 2;
    printf("a = %d from f2\n", a);
}
void f3() {
    int a = 2;
    f1();
}
int main() {
    f2();
    f3();
    return 0;
}
print:
a = 2 from f2
a = 1 from f1

---

我有什么遗漏吗？或者为什么

Scheme

和

C

中的

f3

都打印1而不是2？

这里棘手的部分是

f2

中的内部定义

如果你尝试这个程序，它使用

set而不是
定义
你会得到你期望的结果（为了清楚起见，我重命名了上一个
功能设置为
f3
）

输出：

1
2
2

现在，您在原始程序中看不到这种行为的原因是
内部定义：

 (define (f2) (define a1 2) a1)

内部定义将扩展到

 (define (f2) 
   (letrec ((a1 2))
     a1))

如果我们重命名变量，则为：

 (define (f2) 
   (letrec ((a2 2))
     a2))

因此，internal define将分配一个新变量，因此a1绑定到的原始位置不受影响，因此保持值1

注意：在REPL（顶层）中，使用
define
定义一个已定义的变量相当于“set！”！。也就是说，顶级定义和内部定义是两个独立的概念。
考虑到在环境模型中，当您定义函数时，实际上您获得了一个闭包，即一对（函数，用于计算函数自由变量的环境）。自由变量是函数中提到的一个变量，它不是参数或局部变量，因此，当函数实际执行时，在闭包的环境部分搜索它

因此，当您定义
f1
时，返回的闭包将作为当前全局环境，其中
a1
的值为
1

在对
f2
的定义中，您将
a1
定义为
2
。这是一个局部定义，因此在主体中，首先在局部环境中搜索
a1
的值，然后找到
2

在
f3
的定义中，您再次将
a1
定义为
2
，并且该绑定再次出现在本地环境中，但您调用了
f1
，这是一个闭包，在执行过程中，将根据
f1
的定义搜索
a1
的值（找到的值是在闭合构建时使用的环境中存在的值，即
1
）

这种解释变量的方法称为静态绑定，与动态绑定相反，动态绑定的结果是
2

请注意，C和Scheme都使用静态绑定，您的C示例正好显示了这一点：调用
f3
的结果是
1
，因为这是打印在
f1
中的值。另一方面，图像是不正确的。您应该将环境视为一组帧，每个帧都包含绑定（即耦合变量、当前值），连接到其他帧。因此，
f1
、
f2
、
f3
的闭包不同

下图显示了全球环境的增长：


E1
是定义
a1
之后的全局环境
E2
在定义
f1
之后，您可以注意到
f1
的值是指向第二帧的闭包（这允许递归定义，因为
f1
原则上可以调用自身）。在闭包中，
a1
的值是
E1
E3
中存在的值，是在定义了
f2
之后的环境，闭包首先指向本地环境，
a1
等于
2
，然后指向当前的全局环境。最后，
E4
是全局环境定义
f3
后的环境。请注意，新闭包再次具有一个
a2
等于
2
的本地环境

调用
f3
时，其主体内的
f1
被检索为
E2
中的
f1
的值，当计算
f1
时，则使用
a1=1

另一方面，使用动态绑定，则无需创建闭包。每个函数都在当前环境中求值，当前环境是使用参数绑定和本地定义扩展的全局环境。因此，您可以想象全局环境现在只有以下形式：


但是当计算f3时，
（定义a1 2）
会向环境中添加一个新的帧：


在这个环境中，对最后一个表单进行求值，
（f1）
。在这个求值过程中，在环境中检索到
f1
，并在相同的（唯一的）环境中再次对其主体进行求值，其中
a2
在您的上述代码中有值
2
，
（define（f2）（letrec（（a12））a2））
，a2

来自哪里？或者是一个打字错误，实际上是a1？对不起。有关内部定义的官方描述，请参阅R5RS中的本节：嗨，伦佐，我已经更新了

C

示例

 (define (f2) 
   (letrec ((a2 2))
     a2))