Lisp語言:變數以及變數的作用範圍
到現在才討論變數似乎有點遲,在過去的文章中我們已經很多次使用變數。
之所以到現在才討論變數是因為不想各位因為複雜的變數使用規定感到困惑。如果只是基本使用,理解變數確實可以很簡單。就像在之前的幾篇文章中,我們使用了很多變數,我們不用進行復雜的討論也可以理解這些變數。變數的簡單使用也就是如何賦值,如何取值。
前面的文章我們使用setq函式對變數賦值,使用時直接通過變數名代表對應的值。如下面這樣的程式碼:
(setq my-value 10)
(format *query-io* “value of my-value is : ~a” my-value)
不過,當我們進一步深入討論函式,函式的引數,甚至是函式的遞迴呼叫時,就必須開始展開有關變數的討論了。
變數名
首先是有關變數名的規定。不同的語言對變數名的使用都有一定的規定,如不能使用括號、分號,不能使用if, while這樣的關鍵字等等。一種語言作出這種規定是必然的,任由程式設計師使用任意字元作為變數名會導致程式變得不可解釋。不過,對於程式設計師來講,大可不必詳盡地記憶所有規定,簡單的做法是儘量保守地使用變數名,如單純地使用字母組合,像accountname,templist等。值得注意的是,Common Lisp語言允許程式設計師可以在變數名中使用橫線“-”,而且橫線的使用被當做Lisp語言的一種風格。所以,如果你想讓人覺的你是個Lisp高手,建議使用account-name,temp-list這樣的變數名。
如之前的文章提到過的,CLisp環境中允許使用中文字元作為變數名,如“我的變數”這樣也是一個合法的變數名。不過,由於中文的特殊性,個人建議不要使用中文字元作為變數名。
還有就是Common Lisp中的全域性變數一般以*號開頭,以*號結束,比如我們之前呼叫format函式時使用的*query-io*就是系統定義的一個全域性變數。如果你自己有一些全域性變數的話,最好也是使用相同的格式,如*my-database*。
變數型別
有關變數型別的一個好訊息是Lisp中的變數不需要指定型別,對於一個變數,賦予它什麼型別的值它就是什麼型別的變數。如(setq i 10),那i就是一個數字型別,而(setq i "my string")會讓i變成一個字串型別的變數。Lisp語言會在變數使用過程中動態檢查他們的型別,比如(setq i "my string") (+ i 10)會報錯,Lisp在執行“(+ i 10)”的過程中發現變數i是一個字串,不能進行“加”的操作,所以報錯。
對於那些使用JavaScript, Ruby等動態型別語言的程式設計師來講,動態型別是一個熟悉的概念。而對於那些習慣於c, c++ , java中靜態型別的程式設計師來講,Lisp中的這種動態型別變數會有點令人不舒服,感覺語言的不確定性很大,不好把握。不過,動態型別正是Lisp語言的一大優勢,對於動態變數的優勢我們在以後的文章中繼續討論。目前我們暫時簡單地記住Lisp中的變數是動態型別就好了。
變數的作用範圍
相比變數名的規定,變數的作用範圍對程式設計師來講更加重要一些。因為變數名和變數的型別的錯誤使用比較容易被系統發現,程式設計師更容易發現問題,解決問題。而系統並不容易識別變數作用範圍的錯誤,如果對變數的作用範圍理解不準確,在程式中使用不當,往往程式執行時不報錯,但是執行結果是錯誤的。
在沒有任何附加條件下,CLisp中通過“setq”或者是“setf”函式設定的變數是全域性變數。其中提到的setf和setq都是設定變數的函式,有關他們的區別我們後面有機會再討論,現在暫時認為它們是一樣的。
也就是說你在函式外面定義一個變數,在函式中可以直接使用。反過來,如果你在函式內定義一個變數,在函式外面也是可以使用的。
如下面的程式碼,function1函式外定義的變數var-i可以在function1中直接使用,而function1中定義的變數var-j也可以在function1退出後使用:
(defun var-test ()
(setf var-i 1)
(format *query-io* "var-i is: ~a ~%" var-i)
(function1)
(format *query-io* "var-i is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "var-j is: ~a ~%" var-j))
(defun function1 ()
(setf var-j 10)
(format *query-io* "in function:var-i is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "in function:var-j is: ~a ~%" var-j))
以上程式碼執行結果如下:
當一個函式有定義引數時情況會變得複雜一點。
首先有一點是比較明確的,函式的引數只在函式內有效。比如我們定義了函式var-test,帶有引數var-f,那麼var-f可以作為一個變數在函式var-test中使用。不過,一旦離開函式var-test,var-f就不能使用了。
問題就是如果一個函式的引數和一個全域性變數同名會出現什麼情況。
如下面的程式碼,函式function2有一個引數var-j,而函式function2外定義了一個全域性變數var-j。
在這種情況下,var-j在function2函式內可以被當做一個臨時變數,function2中對var-j的任何修改都不會影響function2以外var-j的值。
(defun var-test2 ()
(setf var-i 1)
(setf var-j 2)
(format *query-io* "var-i is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "var-j is: ~a ~%" var-j)
(function2 var-j)
(format *query-io* "var-i is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "var-j is: ~a ~%" var-j))
(defun function2 (var-j)
(format *query-io* "in function:var-i is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "in function:var-j is: ~a ~%" var-j)
(setf var-i 10)
(setf var-j 20)
(format *query-io* "in function:var-i is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "in function:var-j is: ~a ~%" var-j))
以上程式碼中var-j首先被賦值為2,函式function2定義了引數var-j,所以var-j在函式function2中相當於一個臨時變數,在函式function2中被賦值為20,一旦離開函式function2,它的值又變回2了。
另外一個變數var-i,因為沒有定義為函式function2的引數,所以它一直都是全域性變數,在函式function2被賦值為10,離開函式function2後值仍是10。
另外一種定義臨時變數的方法是使用let函式,let函式的使用例子如下:
(let ((x 5) (y 10))
(format *query-io* "x is: ~a ~%" x)
(format *query-io* "y is: ~a ~%" y)
;更多語句
)
上面的例子定義了一個作用範圍,在這個範圍中可以使用臨時變數x和y,對x和y的修改一旦離開let函式的範圍就失效了。更詳細的樣例如下:
(defun var-test3 ()
(setf var-i 1)
(setf var-j 2)
(format *query-io* "var-i is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "var-j is: ~a ~%" var-j)
(let ((var-j 10))
(format *query-io* "var-i in let is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "var-j in let is: ~a ~%" var-j)
(setf var-i 100)
(setf var-j 200)
(format *query-io* "var-i in let is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "var-j in let is: ~a ~%" var-j))
(format *query-io* "var-i is: ~a ~%" var-i)
(format *query-io* "var-j is: ~a ~%" var-j))
函式var-test3中定義了兩個全域性變數var-i 和var-j,分別賦值為1和2
當進入let函式的範圍時,var-j被臨時賦予了10這個值,在這個範圍內var-j就是一個臨時變量了。接著var-j被賦值為200,不過一旦離開let的範圍,var-j的值就變回2了。
其中對全域性變數var-i的賦值操作會在全域性範圍生效,所以離開let的範圍後var-i的值還是100.
以上簡單講了變數的作用範圍,希望可以給你一些參考。
簡單的總結是:
1. setq, setf可以用於定義全域性變數。
2. 函式的引數是臨時變數,作用範圍只在函式內。
3. let函式定義的變數是臨時變數,在let函式內有效。
4. 對臨時變數執行setq和setf操作不對全域性變數產生影響。
其實,有關變數的作用範圍還有很多需要討論的,因為篇幅的關係,這裡暫時就不展開了。
最後要留意的是Common Lisp中有包的概念,引入包的概念以後對於變數的使用會更復雜一點。本篇文章的討論沒有考慮包的情況。
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