词法作用域和动态作用域

不知道也可以好好写程序。

定义

写代码的时候，经常使用变量名来代替字面量和输入的内容。

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String prefix = "Your name is ";
String name = Console.readLine();
Console.WriteLine(prefix + name);

定义变量是将值（字面量或者输入）绑定到变量名字的一个过程。

那使用变量的时候，就要有一个相反的过程。

解析变量是将变量名字按照绑定解析为值的一个过程。

在上述例子中 String prefix = "Your name is " 定义了一个绑定 prefix -> "Your name is "

在 Console.WriteLine(prefix + name) 解析 prefix 时，

按照绑定 prefix -> "Your name is " 替换 prefix 为 "Your name is "。

变量的有效作用区域称为作用域。

按变量解析的规则，作用域分为词法作用域和动态作用域。

词法作用域是解析变量时从词法环境查找变量值的规则。在实际应用中，词法环境通常是块级作用域，函数作用域等。也就是会跟源码有关，先从定义时的作用域查找，找不到再查找外层作用域。因为查找的路径跟源码有关，可以在编译时确定，所以又称为静态作用域。现代语言大多使用静态作用域。

动态作用域是解析变量时从执行环境查找变量值的规则。在实际应用中，执行环境通常是调用栈。也就是会跟运行状态有关。先从运行的函数中查找，找不到再顺着调用栈中的其他函数查找。因为查找的路径与调用顺序有关，只能在运行时确定，所以称为动态作用域。只有少数语言使用动态作用域。

例子

定义不是那么直观。看一个例子

var x = 0;
function f (){
  return x;
}
function g (){
  var x = 1; 
  return f();
}
g(); // 返回 0 还是返回 1 ？

按照直觉，也就是现代语言的方式（静态作用域），执行 f() ，f 中返回 x 。

x 没有在 f 中定义，所以就去外层（全局）中查找，找到定义为 var x = 0 。

所以返回 0 。

按照动态作用域的定义，执行 f() ，f 中返回 x 。

x 没有在 f 中定义，所以顺着调用栈查找，f 是被 g 调用的。

g 中定义 var x = 1 。

所以返回 1 。

因此词法作用域可以看源代码就能确定 f() 的返回值，而动态作用域得在运行时才能确定，取决于谁调用了 f()。

历史

静态作用域因为很符合直觉。所以一出现就纷纷被采用。所以现在大部分语言都是静态作用域。

那为什么一开始语言没有采用静态作用域而是动态作用域呢？

因为动态作用域太容易实现了。

定义变量就把变量名和值的绑定推到栈上。

解析变量就是顺着栈查找。

相当于只有一个词法环境，也就是全局词法环境。

而要实现词法作用域就不是那么简单了。首先要规定词法环境，最小的词法环境是块级作用域还是函数作用域。

然后还要在词法分析的时候做相应的工作。

词法作用域首先出现于 ALGOL ，后被 Scheme 和 Common Lisp 采用。

现在大部分语言都使用词法作用域。

现存

即使是采用词法作用域的语言，也有使用动态作用域的地方。

C 语言中，宏展开使用的是动态作用域。

#include <stdio.h>
#define a (x + 1)

int x = 1;
void b () { int x = 0; printf("%d\n", a); }
void c () { printf("%d\n", a); }
void main () { b(); c(); }

按照词法作用域的原则，宏 a 中的 x 应该为 2 。与被谁调用无关。

但实际是 b() 打印出 1 。c() 打印出 2 。

所以宏展开是动态作用域。

因此《C ++ Primer 》推荐少用宏。当然除了这个原因还有一个宏卫生的原因。

JavaScript 也用静态作用域，但可以使用 eval() 模拟动态作用域

var print = x => console.log(x);

var x = 1;

function g() {
    print(x);
    x = 2;
}

function f() {
    var g_ = eval("(" + String(g) + ")");
    /*  g_ = function g() {
      print(x);
      x = 2;
    } */
    var x = 3;
    g_();
}

f();                         // prints 3

print(x);                    // prints 1

定义

例子

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现存

参考