小 SICP/计划问题（当地州）

Question

我实际上读这本书是为了好玩，但它可能被视为家庭作业。 无论如何，我对这种语言的局部状态变量感到不舒服......以这段代码为例：

(define flip
  (let ((count 0))
    (lambda ()
      (if (= 0 count)
          (begin (set! count 1) count)
          (begin (set! count 0) count)))))

为什么这段代码在 1 和 0 之间交替？ 每次调用此函数时，count 的值都会被赋予 0！ Python 的等价物是：

class Flip:
    def __init__(self):
        pass
    def __call__(self):
        count = 0
        if count == 0:
            count = 1
            return count
        else:
            count = 0
            return count

每次都会返回相同的内容。 我很困惑...

Answer 1

我在为函数式语言编写编译器方面有一些经验，因此也许可以简短地描述一下该函数如何在内存中存储/表示。 每个函数都可以粗略地视为一对 (E,F)，其中 E 是自由变量的集合，F 是函数本身的“代码”。 当您调用该函数时，它会采用 E 中的值并将这些值替换为 F 中的变量，然后使用这些值执行代码。

因此，就您的示例而言，您已将变量“flip”定义为 let 表达式返回的函数。 该函数就是 lambda 内部的内容。 因为“count”是在 lambda 外部定义的，所以它是一个自由变量，因此它存储在函数的环境中。 然后，每次调用 (flip) 时，解释器都会转到 lambda 中的代码，发现它需要在环境中查找“count”的值，执行此操作，更改它，然后返回。 这就是为什么每次调用它时，存储在“count”中的值都会保留下来。

如果您希望每次调用 Flip 时 count 都为零，请将 let 表达式放入 lambda 中，这样它就是一个绑定变量而不是自由变量。

Answer 2

lambda 是一个闭包。 它是一个引用自由变量（count）的函数，该变量不是本地定义的，也不是参数之一，而是绑定到最近的封闭词法环境。

被调用的函数是 lambda，而不是“flip”。 Flip 只是您为从 (let ...) 表达式返回的 lambda 指定的名称。

至于Python，我不知道该语言，但看起来 count 应该是 Flip 对象的成员，而不是 call 的本地变量。

Answer 3

因为你的 Flip 函数实际上返回一个函数（在 lambda 内部定义），

每次调用返回的函数时，它都会修改其环境。

如果您考虑一下，let 仅创建一次环境（并将 count 初始化为 0） - 当 lambda 函数返回给您时。

从某种意义上说，lambda 为您创建了一个使用环境的函数对象，其最后一帧在 let 中使用单个变量 count 进行了初始化。 每次调用函数时，它都会修改其环境。
如果您第二次调用flip，它会返回另一个具有不同环境的函数对象。 （计数初始化为 0）然后您可以独立切换两个函子。

如果您想完全理解它是如何工作的，您应该阅读环境模型。

Answer 4

它更像是

class Flip:
    def __init__(self):
        self.count = 0
    def __call__(self):
        if self.count == 0:
            self.count = 1
            return self.count
        else:
            self.count = 0
            return self.count

更新更多解释：
Scheme 中的函数是一个围绕自由变量 count 进行“关闭”的闭包，该变量是在其外部的作用域中定义的。 count 在 let 中定义的方式仅将函数作为主体，这意味着该函数是唯一可以访问它的东西 - 使得 count 实际上是一种附加到函数的私有可变状态。

这是在 SICP 中的方案中传统上创建“对象”的方式——让 let 定义一堆变量（实例变量，初始化为其初始值），并在主体中定义一个一堆函数，它们是共享实例变量的“方法”。 这就是为什么这里很自然地使用 Python 类来表示正在发生的事情，并使用 count 作为实例变量。

Python 3.x 的更直译是这样的（请注意，这只是近似值，因为 Python 没有 let （有限范围的局部变量声明）语法，而 Python 的 lambda 不能使用，因为它们不接受语句）：

count = 0

def flip():
    nonlocal count
    if count == 0:
        count = 1
        return count
    else:
        count = 0
        return count

# pretend count isn't in scope after this

Answer 5

原始代码的问题在于它受到命令式风格的强烈影响。 更惯用的解决方案是：

(define (flip)
  (let ((flag #t))
    (lambda ()
      (set! flag (not flag))
      (if flag 1 0))))

Answer 6

要回答您评论 ooboo 中的问题，您需要一个返回函数的函数

(define make-flipper
  (lambda ()
    (let ((count 0))
      (lambda ()
    (let ((v count))
      (set! count (- 1 count))
      v)))))

;; test it
(let ((flip-1 (make-flipper)))
  (format #t "~s~%" (flip-1))  
  (format #t "~s~%" (flip-1))
  (format #t "~s~%" (flip-1))

  (let ((flip-2 (make-flipper)))
    (format #t "~s~%" (flip-2))
    (format #t "~s~%" (flip-2))
    (format #t "~s~%" (flip-2))))

您可以轻松更改该集合！ 线，使其成为计数器，而不是鳍状肢（更有用）。