词法作用域

Lexical Scope.

在 ML 中，函数的 evaluation 遵循这样一条铁律 (之前在 function binding 部分中也介绍过)：

也就是说，函数体的 evaluation 依赖的是函数各个函数 bindings 与被定义时的环境。我们通过一个 silly example 来认识这一点。

1
2
3
4
5

val x = 1
fun f y = x + y
val x = 2
val y = 3
val z = f (x+y)

变量 z 的值是 6，而不是 5。在调用函数 f 的环境中，x 的值为 2，y 的值为 3，因此函数的参数 evaluates to 5。而在 evaluate 函数体时，我们参照的是函数 f 定义时的环境：在那里 x 还未被 shadow，其值为 1。而参数 y 又与 5 绑定，最后计算出来的值为 1 + 5 = 6。

这样的 semantics，就是词法作用域 lexical scope。比较来说，函数体与参数均在调用处的环境被 evaluate 的机制更加符合直觉，这种与 lexical scope 对立的 semantics 称为动态作用域 dynamic scope。

早期的编程语言大多是遵循 dynamic scope 的，但是很快程序员就发现了其致命问题：变量的 shadowing 常常会与这一机制产生冲突。一个最典型的例子如下：

1
2
3
4

var x = 3
fun f = x + 1
var x = "hello"
var y = f

这一程序是 type-checked 的：x : int, f : null -> int, x (shadow) : string, y : int；但在 dynamic scope 中，y = 3 + “hello”，这破坏了类型一致性。而在 lexical scope 中这一程序则不会出现问题。

dynamic scope 还会导致许多其他的问题 (见 section3sum)，因此现在的绝大多数语言默认都采用 lexical scope 来作为函数 evaluation 的准则。但 dynamic scope 并没有完全消失：

• 少数语言 (如 Racket) 仍然提供对 dynamic scope 的支持。
• 一些特殊的编程 feature (如 exception) 遵循的是 dynamic scope。