变量和函数定义的顺序

Question

为什么会这样：

1. 函数定义可以使用它之后定义的定义
2. 而变量定义不能。

例如，

a) 以下代码 sn-p 错误：

; Must define function `f` before variable `a`.
#lang racket
(define a (f)) 
(define (f) 10)

b) 虽然下面的 sn-p 是正确的：

; Function `g` could be defined after function `f`.
#lang racket
(define (f) (g)) ; `g` is not defined yet
(define (g) 10)

c) 对太：

; Variable `a` could be defined after function `f`
#lang racket
(define (f) a) ; `a` is not defined yet
(define a 10)

Answer 1

关于球拍你需要知道几件事：

1. 在 Racket 中，每个文件（以 #lang 开头）都是一个模块，这与许多没有模块的（传统，r5rs）方案不同。

2. 模块的作用域规则类似于函数的规则，因此在某种意义上，这些定义类似于函数中的定义。

3. Racket 从左到右评估定义。在方案行话中，您说 Racket 的定义具有 letrec* 语义；这与一些使用letrec 语义的方案不同，在这些方案中，相互递归定义永远不起作用。

所以底线是定义都是在模块的环境中创建的（类似在函数中，对于函数局部定义），然后它们从左到右初始化。因此，反向引用总是有效的，所以你总是可以做类似的事情

(define a 1)
(define b (add1 a))

它们是在单个范围内创建的——因此理论上，前向定义在它们在范围内的意义上是有效的。但实际上使用前向引用的值是行不通的，因为在评估实际值之前，您会得到一个特殊的 #<undefined> 值。要看到这一点，请尝试运行以下代码：

#lang racket
(define (foo)
  (define a a)
  a)
(foo)

模块的顶层受到进一步限制，因此此类引用实际上是错误，您可以通过以下方式看到：

#lang racket
(define a a)

考虑到所有这些，对于函数内部的引用，事情会更加宽容。问题是函数的主体在函数被调用之前不会执行——因此，如果在函数内部发生前向引用，则在调用函数时它是有效的（= 不会出错或#<undefined>）在所有绑定都已初始化之后。这适用于普通函数定义

(define foo (lambda () a))

使用常用语法糖的定义

(define (foo) a)

甚至是最终扩展成函数的其他形式

(define foo (delay a))

通过所有这些，您不会在相同的规则下遇到任何错误——当函数体的所有使用都发生在定义初始化之后。

但是，一个重要的注意事项是，您不应该将这种初始化与赋值混淆。这意味着像

(define x (+ x 1))

不等同于主流语言中的x = x+1。它们更像是某种var x = x+1 的语言，它会因一些“对未初始化变量的引用”错误而失败。这是因为define 在当前范围内创建了一个 new 绑定，它不会“修改”现有的绑定。

Answer 2

以下是大概的一般Scheme描述，类比。

定义一个函数

(define (f) (g))

有点像

f := (lambda () (g))

所以 lambda 表达式被求值，结果函数对象（通常是一个闭包）被存储在被定义的新变量 f 中。 当函数f将被调用时，必须定义函数g。

同样，(define (h) a) 与h := (lambda () a) 类似，因此只有在调用函数h 时，才会检查对变量a 的引用，以查找其值。

但是

(define a (f))

就像

a := (f)

即函数f 必须在没有参数的情况下调用，并且该调用的结果存储在定义的新变量a 中。所以这个函数必须在那个时候已经定义好了。

文件中的每个定义都按顺序执行，一个接一个。每个定义都可以引用文件中定义的任何变量，包括它上面和下面的_{（据说它们都属于同一个范围）}，但是只允许使用上面定义的那些变量的值。

^{（这里有一个歧义：假设您使用的是 内置 函数，例如 (define a (+ 1 2))，但后来也在文件中定义它，例如 @987654336 @. 是定义还是重新定义？第一种情况，这是Racket的选择，禁止在定义前使用。第二种情况，使用“全局”值计算a，然后函数被重新定义。一些方案可能会走这条路。感谢 Eli Barzilay 向我展示这个，感谢 Chris Jester-Young 的帮助。}