使用作为最终参数传递的局部特殊变量

Question

我希望这不是在打死马，但我想就编写引用透明代码的另一种可能策略发表意见。 （之前关于引用透明度的讨论在Using a Closure instead of a Global Variable）。同样，目标是消除大多数全局变量，但保留它们的便利性，而不会将容易出错的引用或潜在的非功能性行为（即，引用不透明、副作用和不可重复的评估）注入代码中。

建议是使用局部特殊变量来建立初始绑定，然后可以动态地将其传递给最终使用它们的后续嵌套函数。与全局变量一样，预期的优点是不需要将局部特殊变量作为参数传递给所有中间函数（其功能与局部特殊变量无关）。但是，为了保持引用透明性，它们将作为参数传递给最终消费者函数。

我想知道的是，浮动大量动态变量是否容易出现编程错误。对我来说，这似乎不是特别容易出错，因为以前绑定的变量的任何本地重新绑定都不应影响原始绑定，一旦它被释放：

(defun main ()
  (let ((x 0))
    (declare (special x))
    (fum)))

(defun fum ()
  (let ((x 1))  ;inadvertant? use of x
    (setf x 2))
  (foo))

(defun foo ()
  (declare (special x))
  (bar x))

(defun bar (arg)  ;final consumer of x
  arg)

(main) => 0

这个策略有问题吗？

Answer 1

现在您的函数正在引用一个不能保证定义的变量。尝试在 repl 处执行 (foo) 将引发未绑定变量错误。不仅存在引用不透明度，而且现在引用上下文错误抛出！

您在这里拥有的是全局绑定的例程，它们只能在暗示(declare (special x)) 的本地上下文中执行。您也可以将这些函数放在 labels 中，这样它们就不会被意外使用，尽管此时您可以选择关闭函数中的变量或关闭函数中的函数：

(defun main ()
  (labels ((fum ()
             (let ((x 1));Inadvertent use of x? 
               (setf x 2))
             (foo))
           (foo ()
             (declare (special x))
             (bar x))
           (bar (arg) arg)) ;Final consumer of x.
    (let ((x 0))
      (declare (special x))
      (fum))))

哇，那是一些丑陋的代码！

在卷积之后，我们可以将x 变成词法！现在我们可以实现圣杯，引用透明！

卷积

(defun main ()
  (let ((x 0))
    (labels ((fum ()
               (let ((x 1))
                 (setf x 2))
               (foo))
             (foo () (bar x))
             (bar (arg) arg));Final consumer of x.
      (fum))))

这段代码更漂亮，更简洁。它本质上是your code to the other question，但函数绑定是本地化的。这至少比使用爆炸性的全局命名要好。内部 let 什么也不做，和以前一样。虽然现在它不那么复杂了。

CL-USER> (main) ;=> 0

您的测试用例在两者中都是相同的(main) ;=> 0。原则是只用词法封装你的变量，而不是用动态的special 声明。现在我们可以通过在单个环境变量as suggested 中传递功能来进一步减少代码。

(defun convoluted-zero ()
  (labels ((fum (x)
             (let ((x 1))
               (setf x 2))
             (foo x))
           (foo (x) (bar x))
           (bar (arg) arg)).
    (fum 0)))

CL-USER> (let ((x (convoluted-zero)))
             (list x (convoluted-zero)))
;=> 0

□ QED 带有特殊变量的代码违反了抽象。

如果你真的想去兔子洞，你可以阅读section of chapter 6 of Doug Hoyte's Let Over Lambda on pandoric macros，在那里你可以做这样的事情：

(use-package :let-over-lambda)
(let ((c 0))
  (setf (symbol-function 'ludicrous+)
        (plambda () (c) (incf c)))
  (setf (symbol-function 'ludicrous-)
        (plambda () (c)(decf c))))

然后，您可以使用pandoric-get 来获取 c 而不增加它或在该上下文中定义任何访问器函数，这绝对是疯狂的。使用 lisp 包，您可以摆脱包本地的“全局”变量。例如，我可以在 elisp 中看到一个应用程序，它没有内置任何包。