120 |
Глава 6. Функции |
Более того, несколько замыканий могут использовать одну и ту же пе ременную. Ниже определены две функции, использующие переменную counter:
(let ((counter 0)) (defun reset ()
(setf counter 0)) (defun stamp ()
(setf counter (+ counter 1))))
Такая пара функций может использоваться для создания меток време ни. При каждом вызове stamp мы получаем число, на единицу большее, чем предыдущее. Вызывая reset, мы обнуляем счетчик:
> (list (stamp) (stamp) (reset) (stamp)) (1 2 0 1)
Несомненно, можно сделать то же самое с использованием глобальной переменной, однако последняя не защищена от воздействий извне.
В Common Lisp существует встроенная функция complement, принимаю щая предикат и возвращающая противоположный ему. Например:
> (mapcar (complement #’oddp) ’(1 2 3 4 5 6))
(NIL T NIL T NIL T)
Благодаря замыканиям написать такую функцию очень просто:
(defun our-complement (f) #’(lambda (&rest args)
(not (apply f args))))
Если вы отвлечетесь от этого маленького, но замечательного примера, то обнаружите, что он – лишь вершина айсберга. Замыкания являются одной из уникальных черт Лиспа. Они открывают путь к новым воз можностям в программировании, не достижимым в других языках.°
6.6. Пример: строители функций
Язык Dylan известен как гибрид Scheme и Common Lisp, использующий синтаксис Pascal.° Он имеет большой набор функций, которые возвра щают функции. Помимо complement, рассмотренной нами в предыдущем разделе, Dylan включает compose, disjoin, conjoin, curry, rcurry и always. На рис. 6.2 приведены реализации этих функций в Common Lisp, а на рис. 6.3 показаны эквиваленты, следующие из этих определений.
Первая из них, compose, принимает одну или несколько функций и воз вращает новую функцию, которая применяет их по очереди. Таким об разом,
(compose #’a #’b #’c)
6.6. Пример: строители функций |
121 |
|
|
|
|
|
(defun compose (&rest fns) |
|
|
(destructuring-bind (fn1 . rest) (reverse fns) |
|
|
#’(lambda (&rest args) |
|
|
(reduce #’(lambda (v f) (funcall f v)) |
|
|
rest |
|
|
:initial-value (apply fn1 args))))) |
|
|
(defun disjoin (fn &rest fns) |
|
|
(if (null fns) |
|
|
fn |
|
|
(let ((disj (apply #’disjoin fns))) |
|
|
#’(lambda (&rest args) |
|
|
(or (apply fn args) (apply disj args)))))) |
|
|
(defun conjoin (fn &rest fns) |
|
|
(if (null fns) |
|
|
fn |
|
|
(let ((conj (apply #’conjoin fns))) |
|
|
#’(lambda (&rest args) |
|
|
(and (apply fn args) (apply conj args)))))) |
|
|
(defun curry (fn &rest args) |
|
|
#’(lambda (&rest args2) |
|
|
(apply fn (append args args2)))) |
|
|
(defun rcurry (fn &rest args) |
|
|
#’(lambda (&rest args2) |
|
|
(apply fn (append args2 args)))) |
|
|
(defun always (x) #’(lambda (&rest args) x)) |
|
|
|
|
Рис. 6.2. Компоновщики функций из Dylan
cddr = |
(compose #’cdr #’cdr) |
nth = |
(compose #’car #’nthcdr) |
atom = |
(compose #’not #’consp) |
= |
(rcurry #’typep ’atom) |
<= = |
(disjoin #’< #’=) |
listp = |
(disjoin #’null #’consp) |
=(rcurry #’typep ’list) 1+ = (curry #’+ 1)
=(rcurry #’+ 1)
1- = (rcurry #’- 1)
mapcan = (compose (curry #’apply #’nconc) #’mapcar) complement = (curry #’compose #’not)
Рис. 6.3. Некоторые эквиваленты
122 |
Глава 6. Функции |
возвращает функцию, эквивалентную вызову:
#’(lambda (&rest args) (a (b (apply #’c args))))
Из приведенного примера следует, что последняя функция может при нимать любое количество аргументов, в то время как остальные долж ны принимать ровно один.
Давайте создадим функцию, вычисляющую квадратный корень числа, округляющую результат и возвращающую его, заключенным в список:
> (mapcar (compose #’list #’round #’sqrt) ’(4 9 16 25))
((2) (3) (4) (5))
Следующие две функции, disjoin и conjoin, принимают некоторый на бор предикатов. Вызов disjoin возвращает предикат, возвращающий ис тину, если хотя бы один из заданных предикатов является истинным. Функция conjoin возвращает предикат, который будет истинным лишь в случае соответствия проверяемого аргумента всем заданным преди катам.
> |
(mapcar |
(disjoin #’integerp #’symbolp) |
|
|
|
’(a "a" 2 |
3)) |
(T NIL T |
T) |
|
|
> |
(mapcar |
(conjoin #’integerp #’oddp) |
|
|
|
’(a "a" 2 |
3)) |
(NIL NIL NIL T)
Рассматривая предикаты как множества, можно сказать, что disjoin возвращает объединение множеств, а conjoin – их пересечение.
Функции curry и rcurry («right curry») имеют общую идею с определен ной в предыдущем разделе make-adder. Они обе принимают функцию и некоторые ее аргументы и возвращают функцию, которая ожидает получить лишь остающиеся аргументы. Каждое из следующих выра жений равносильно (make-adder 3):
(curry #’+ 3) (rcurry #’+ 3)
Разница между curry и rcurry станет заметна на примере функции, раз личающей свои аргументы. Если мы применим curry к –, то полученная функция, будет вычитать свой аргумент из заданного числа:
>(funcall (curry #’- 3) 2)
1
вто время как для rcurry полученная функция будет вычитать задан ное число из своего аргумента:
>(funcall (rcurry #’- 3) 2)
-1
Наконец, always имеет свой аналог в Common Lisp – функцию constanly. Она принимает любой аргумент и возвращает функцию, всегда возвра
6.7. Динамический диапазон |
123 |
щающую этот аргумент. Как и identity, она может использоваться в тех случаях, когда требуется передать аргумент-функцию.
6.7. Динамический диапазон
В разделе 2.11 было показано различие между локальными и глобальны ми переменными. В действительности, различают лексические перемен ные, которые имеют лексический диапазон, и специальные переменные, имеющие динамический диапазон.1 На практике локальные перемен ные почти всегда являются лексическими, а глобальные переменные – специальными, поэтому обе пары терминов можно считать взаимозаме няемыми.
Внутри лексического диапазона символ будет ссылаться на перемен ную, которая имеет такое же имя в контексте, где появляется этот сим вол. Локальные переменные по умолчанию имеют лексическое окруже ние. Итак, если мы определим функцию в окружении, содержащем пе ременную x:
(let ((x 10)) (defun foo ()
x))
то символ x, используемый в функции, будет ссылаться на эту перемен ную независимо от того, была ли в окружении, из которого функция вызывалась, переменная x, имеющая другое значение:
> (let ((x 20)) (foo)) 10
В динамическом же диапазоне используется то значение переменной, которое имеется в окружении, где вызывается функция, а не в окруже нии, где она была определена.° Чтобы заставить переменную иметь ди намический диапазон, нужно объявить ее как special в том контексте, где она встречается. Если мы определим foo следующим образом:
(let ((x 10)) (defun foo ()
(declare (special x)) x))
то переменная x больше не будет ссылаться на лексическую перемен ную, существующую в контексте, в котором функция была определена, а будет ссылаться на любую динамическую переменную x, которая су ществует в момент вызова функции:
> (let ((x 20))
(declare (special x))
1Под диапазоном (scope) следует понимать область видимости; соответственно лексическая область видимости и динамическая область видимости. –
Прим. науч. ред.