[Emacs Lisp] 變量和符號

Lisp程序是用Lisp對象表示的央勒,
但是代碼卻是用文本形式來書寫的梨熙,
Lisp讀取器會通過對象的read syntax來將文本讀取為對象。
變量就是symbol對象的read syntax,
例如:x是一個變量,它表示一個symbol霉猛。

即尺锚,變量是程序中的一個名字珠闰,它用于表示一個值。
在Emacs Lisp中瘫辩,每一個變量對應(yīng)一個symbol伏嗜,
變量名就是symbol的name,變量的值保存在symbol的value cell中伐厌。

1. 全局變量

使用defvardefconst來定義全局變量承绸。
setq可用于改變一個變量的值,如果沒有就創(chuàng)建全局變量挣轨。
全局變量在整個Emacs Lisp程序生命周期內(nèi)都有效军熏,除非你改寫它的值。

例如:

(setq x '(a b))
x    ; (a b)

(setq x 4)
x    ; 4

2. 局部變量

全局變量直到被設(shè)置新的值卷扮,否則一直保持原來的值不變荡澎,
然而,很多時候晤锹,僅在局部給變量使用某個其他的值是有用的摩幔。
這個值只在這一段程序中有效,當控制流離開了這塊代碼鞭铆,變量又恢復(fù)為進入之前的值或衡。
我們說這種行為是,局部變量遮擋(shadow)了它以前的值车遂。

例如封断,當一個函數(shù)被調(diào)用時,它的參數(shù)變量就是局部變量舶担,
局部變量的值只在函數(shù)體中有效澄港,
同一個函數(shù)的不同調(diào)用,參數(shù)變量可能會被賦予不同的值柄沮。

let也可以用于創(chuàng)建局部變量回梧,
且只在let體中有效废岂。

3. 變量綁定的作用域規(guī)則

每一個局部變量的綁定都具有兩方面的屬性,
作用域(scope)和生存期(extent)狱意。

作用域表示财骨,在源代碼文本中藏姐,綁定在什么地方(where)有效。
生存期表示捌臊,在程序執(zhí)行的過程中,綁定在什么時候(when)有效糠爬。

Emacs Lisp支持兩種形式的綁定,
動態(tài)綁定(dynamic binding)和靜態(tài)綁定(lexical binding)镀琉。

動態(tài)綁定具有動態(tài)作用域和動態(tài)生存期,
動態(tài)作用域(dynamic scope),任何一段代碼都可能訪問變量的綁定亚侠,
動態(tài)生存期(dynamic extent),只有只有在綁定結(jié)構(gòu)(例如let)執(zhí)行的過程中串稀,綁定才有效。

靜態(tài)綁定具有詞法作用域和無限的生存期清寇,
詞法作用域(lexical scope),綁定在綁定結(jié)構(gòu)的源代碼文本范圍中有效盔夜,
無限生存期(indefinite extent)绽族,某些情況下,綁定可能永遠有效匈仗。

(1)動態(tài)綁定的具體實現(xiàn)

動態(tài)綁定在Emacs Lisp中通過以下方式實現(xiàn),
每一個symbol都有一個value cell,表示變量的當前值(current dynamic value)何鸡,
當一個symbol被給定一個局部綁定時(dynamic local binding)傍睹,
Emacs會把原來的value cell記錄在一個棧上已亥,然后把新值放入value cell中。
當綁定結(jié)構(gòu)執(zhí)行完后,Emacs進行彈棧操作,取出舊的值放回value cell中珊豹。

例子:

(defvar x 0)
(defun getx ()
    x)

(let ((x 1))
    (getx))    ; 1

(getx)    ; 0
(2)靜態(tài)綁定的具體實現(xiàn)

每一個綁定結(jié)構(gòu)會創(chuàng)建一個詞法環(huán)境(lexical environment),
在這個環(huán)境中保存了劫恒,變量名和它所對應(yīng)值之間的對應(yīng)關(guān)系贩幻,
當Lisp求值器對某個變量求值的時候丛楚,它首先從詞法環(huán)境中尋找值,如果找到了,就用這個值枉圃。
否則就認為這個symbol是一個動態(tài)變量,讀取symbol的value cell作為變量的值孵延。

; -*- lexical-binding: t -*-

(setq test (let ((foo "bar"))
         (lambda () 
           foo)))

(let ((foo "something-else"))
  (funcall test))    ; "bar"

(funcall test)    ; "bar"

注:
(1)動態(tài)綁定變量的值總是從symbol的value cell中獲取,
而靜態(tài)綁定變量的值從詞法環(huán)境中獲取尘应,
所以惶凝,無法使用symbol-value獲取靜態(tài)綁定變量的值。

; -*- lexical-binding: t -*-

(let ((x 1))
  (symbol-value 'x))    ; Symbol’s value as variable is void: x

(2)全局變量是動態(tài)綁定的玷犹,
即使啟用了詞法綁定規(guī)則混滔,let并沒有引入新的靜態(tài)變量x
而是歹颓,建立了局部動態(tài)變量x坯屿,然后用局部動態(tài)變量遮擋了全局動態(tài)變量的值。

; -*- lexical-binding: t -*-
(setq test (let ((x 1))
         (lambda () 
           x)))

(funcall test)    ; 1
; -*- lexical-binding: t -*-
(defvar x 0)

(setq test (let ((x 1))
         (lambda () 
           x)))

(funcall test)    ; 0

在進行試驗時巍扛,需要在全新的buffer中领跛,分別測試,
否則(defvar x 0)一旦執(zhí)行电湘,即使再重新M-x eval-buffer隔节,x的值已經(jīng)被定義了鹅经。

4. Symbol

symbol是一個對象寂呛,它具有唯一的名字,
symbol內(nèi)瘾晃,包含4個組成部分贷痪,稱為cell,
(1)name:symbol的名字
(2)value cell:作為一個動態(tài)變量蹦误,symbol的值
(3)function cell:作為一個函數(shù)劫拢,它的函數(shù)值
(4)property list:屬性列表

defvardefconst會創(chuàng)建一個全局symbol,并設(shè)置value cell强胰。
defundemacro會創(chuàng)建全局symbol舱沧,并設(shè)置function cell。

當Lisp讀取器遇到一個symbol的時候偶洋,它會從源代碼中讀取到symbol的名字熟吏,
然后在一個帶索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找symbol,這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為obarray,
其索引是symbol名字的哈希值牵寺。

在Emacs Lisp中悍引,obarray實際上是一個向量(vector),
根據(jù)哈希值帽氓,會查找到obarray的某一個元素趣斤,obarray的元素是一個桶(bucket),
里面包含了用鏈表存儲的具有相同哈希值的symbol黎休。

Emacs默認有一個obarray浓领,用戶也可以創(chuàng)建自己的obarray,
通過make-vector可以創(chuàng)建一個新的obarray势腮。

(make-vector 7 0)    ; LENGTH=7,INIT=0

每個obarray中symbol的名字不能相同镊逝,
相同名字的symbol可以放入不同的obarray中。
obarray中的symbol稱為interned symbol嫉鲸,
還有symbol不在任何obarray中撑蒜,稱為uninterned symbol。

通過make-symbol可以創(chuàng)建uninterned symbol玄渗,

(setq sym (make-symbol "foo")
(eq sym 'foo)    ; nil

通過intern可以將名字放入默認或指定的obarray中座菠。

(defvar other-obarray
  (make-vector 7 0))

(setq sym (intern "foo")
(eq sym 'foo)    ; t

(setq sym1 (intern "foo" other-obarray)
(eq sym1 'foo)    ; nil

通過unintern可以從默認或指定的obarray中刪除symbol。


參考

GNU Emacs Lisp Reference Manual

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