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解释器求值的那个夏天

2024-07-04 02:40:28   232人阅读

求值从何始？

开始思考求值的实际意义是在自己要实现一个解释器的时候，那个时候很头疼，一直在思考求值的自然含义，怎样求值，求值会遇到的问题。甚至思考值本身的意义是什么？
这可能是个很令人不屑一想的问题，试想在使用编程语言的时候，大多数时候是在思考算法，实现业务逻辑，架构设计，思考这个语言本身的问题，既不能加快开发，也不能明悟。

我为什么思考？

在我开始学习SICP的时候，我的小伙伴已经学到一半，并开始实现一个解释器，本来没打算写什么解释器，但是出于暑假无聊，我也"跟风"写了一个scheme解释器。
我coding过半，完成了词法，语法解析部分之后，开始为这个空的global环境增加一些基本的过程，例如最基本的：

+  -  *  /  lambda  define

但是这时候我开始思考这些基本过程的意义是什么，scheme这门语言是允许overwrite一些方法的，比如用户可以: 

(define + -)

这就意味着+的功能被修改成了原来-的功能，那么我开始反问: 既然这些方法可以被重写，那么我现在设置这些值是为了什么，反正这些规则是可以改变的，到底有什么意义？如果我这样做是错的，那么到否意味着我应该把握住自己的“权威”，禁止用户去修改这些我设定的初始值；如果是对的，那么如果用户胡乱重写这些方法，那么最后可能这门语言什么用都没了，再也找不到+的意义，也再也找不到-的意义，最后没有意义。
这个问题我想了以后，发现是永远不可能有一个正确的答案，有的只是设计者的一些态度，世界本来就始于虚无，能够存在就是因爲创造，所以最后我将这些算数操作依然处理为用户可重写的，但是却保留了define,lambda这些关键字，纵然可以重新归于0，但不能缺乏创造。

在哪求值？

刚才我提到了global环境，环境便是值所在处，所谓猪肉长在猪身上，若要在环境中求值，必定先要在环境中注入值，譬如在global环境增加一个最常见的求阶乘的函数:

(define factorial (lambda (n)
    (if (= n 1)
        1
        (factorial (- n 1)))))

在下次调用时只要身处这个global环境，就可以找到这个factorial函数：

(factorial 3) => 6

细心的朋友会问

  • n是怎么传到这个函数的计算里的？
  • 同时，还应该问=，-，甚至factorial是怎么被访问到的？

计算需要求值环境，所以这一切的值的访问，需要环境，在计算时任何变量都会绑定到一个环境中，如果在环境中搜索到值，那么求值ok，否则undefined。(factorial 3)在计算的时候绑定了global环境。

环境链

环境如果是单一的，那么对于各个对象的私有状态是个巨大的挑战。试想coder1将name修改为‘coder1‘，coder2将name修改为‘coder2‘，当coder1读取name时，意外地发现竟然不是自己的名字。而为了实现两个coder各自的状态，就得在变量命名上要求不重复，更坏的情况是coder越来越多，这个问题越来越突出。
利用私有环境可以维护各个对象的私有状态，coder1设置读取自己的name属性，就可以去这个环境中获得，而其它的变量依然可以去global中获取，所以环境链成了一个自然的解决方案，以下是(factorial 3)的计算环境：

-GLOBAL
^       - => [procedure:minus]
|       * => [procedure:multiple]
|       factorial => [procedure:factorial]
-ANONYMOUS COMPUTING ENVIRONMENT
^       n => 3
|
CURRENT

(factorial 3)在求值函数体的时候，将当前的环境指向了这个为了当前计算而产生的匿名计算环境，里面有的就是通过参数传入的n，名字为n的变量便绑定到了这个值，而当求值失败后，解释器判断是否存在下一个环境，如果存在，那么求值将在环境链下个环境中求值，直到求值成功或环境链遍历结束，返回undefined。

一个求值例子: javascript的this求值

js的求值本质适合scheme一样的，不过是语法的略微不同，而js中的this的求值比较好玩，它是一个异数，它是和当前对象绑定的，解释器根据当前执行这个函数的对象来判断这个this的值，this是只读的。
可以有几个有趣的例子来对this有个认识:

  1. global this 

    var name = ‘global‘;
alert(this);       // [Object:Window]
alert(this.name);  // ‘gloabl‘

  2. 新建对象里的this

    var name = ‘global‘;
var Coder = {
    name : ‘srggggg‘,
    name2 : this.name,
    name3 : name,
    getName : function() {
        return this.name;
    },
};
alert(Coder.getName());  // ‘srggggg‘
alert(Coder.name);  // ‘srggggg‘
alert(Coder.name2);  // ‘global‘
alert(Coder.name3());  // ‘global‘

  3. 嵌套的function的this

    var name = ‘global‘;
var Coder = {
    name : ‘srggggg‘,
    getNameFunc : function() {
        return function() {
            return this.name;
        };
    }
};
alert(Coder.getNameFunc()());  // ‘global‘

第一种情况是最直白的由于在global环境中求值，this就是global环境下的Window对象。
第二种情况，this显式出现2次，隐式出现1次。

  • name2的定义中this是绑定到global中的Window对象，定义本身是一种求值过程，实际上是这次的define执行被绑定到了global环境，所以name2是‘global‘
  • name3的定义中没有this，但是由于name从global中被解析出来，所以可以看作this.name
  • getName函数定义中用到了this，这个this是真正绑定到Coder对象的，getName的函数体执行肯定是在Coder对象定义之后，因此this就不会在Coder定义过程中被绑定到global，而是绑定到最接近自己Coder对象。

第三种情况，this对象绑定的是Window对象，说明了function本身不能作为this对象，Coder.getNameFunc返回的是一个function，Coder.getNameFunc()返回的是执行这个function返回的function，而如果function本身如何可以作为对象的话，那么根据第二个例子this绑定的是最近的object，那么this应该绑定的是getNameFunc这个"function object",可惜javascript并不把function真正作为一个可以充当this的对象，既然如此this就被绑定到了执行这个Coder.getNameFunc()的[Window Object]上了。 

// Another sample
// Array Object
var array = new Array();
array.name = ‘array‘;
array[0] = function() { return this.name; };
alert(array[0]()); // ‘array‘

聊以此文，怀念我那纠结但是执着的暑假，在我的人生道路上留下一个印记


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