(set! balance (- balance amount))

Здесь используется особая форма set!, синтаксис которой выглядит так: (set! (имя) {новое-значение})

Здесь {имя) - символ, а {новое-значение) - произвольное выражение. Set! заменяет значение {имени) на результат, полученный при вычислении {нового-значения). В данном случае, мы изменяем balance так, что его новое значение будет результатом вычитания amount из предыдущего значения balance.2

Кроме того, withdraw использует особую форму begin, когда проверка if выдает истину, и требуется вычислить два выражения: сначала уменьшить balance, а затем вернуть его значение. В общем случае вычисление выражения

(begin (выражение (выражение) {выражение))

приводит к последовательному вычислению выражений от {выражения) до {выражения}, и значение последнего выражения {выражение} возвращается в качестве значения всей формы begin.3

Хотя процедура withdraw и работает так, как мы того хотели, переменная balance представляет собой проблему. Balance, как она описана выше, является переменной, определенной в глобальном окружении, и любая процедура может прочитать или изменить ее значение. Намного лучше было бы, если бы balance можно было сделать внутренней переменной для withdraw, так, чтобы только withdraw имела доступ к ней напрямую, а любая другая процедура - только посредством вызовов withdraw. Так можно будет более точно смоделировать представление о balance как о внутренней переменной состояния, с помощью которой withdraw следит за состоянием счета.

Сделать balance внутренней по отношению к withdraw мы можем, переписав определение следующим образом:

(define new-withdraw (let ((balance 100)) (lambda (amount)

(if (>= balance amount)

(begin (set! balance (- balance amount)) balance)

"Недостаточно денег на счете"))))

Здесь мы, используя let, создаем окружение с внутренней переменной balance, которой вначале присваивается значение 100. Внутри этого локального окружения мы при помощи lambda определяем процедуру, которая берет в качестве аргумента amount и действует так же, как наша старая процедура

2Значение выражения set! зависит от реализации. Set! нужно использовать только ради эффекта, который оно оказывает, а не ради значения, которое оно возвращает.

Имя set! отражает соглашение, принятое в Scheme: операциям, которые изменяют значения переменных (или структуры данных, как мы увидим в разделе 3.3) даются имена с восклицательным знаком на конце. Это напоминает соглашение называть предикаты именами, которые оканчиваются на вопросительный знак.

3Неявно мы уже использовали в своих программах begin, поскольку в Scheme тело процедуры может быть последовательностью выражений. Кроме того, в каждом подвыражении cond следствие может состоять не из одного выражения, а из нескольких.

withdraw. Эта процедура - возвращаемая как результат выражения let, - и есть new-withdraw. Она ведет себя в точности так же, как, как withdraw, но ее переменная balance недоступна для всех остальных процедур.4

Set! в сочетании с локальными переменными - общая стратегия программирования, которую мы будем использовать для построения вычислительных объектов, обладающих внутренним состоянием. К сожалению, при использовании этой стратегии возникает серьезная проблема: когда мы только вводили понятие процедуры, мы ввели также подстановочную модель вычислений (раздел 1.1.5) для того, чтобы объяснить, что означает применение процедуры к аргументам. Мы сказали, что оно должно интерпретироваться как вычисление тела процедуры, в котором формальные параметры заменяются на свои значения. К сожалению, как только мы вводим в язык присваивание, подстановка перестает быть адекватной моделью применения процедуры. (Почему это так, мы поймем в разделе 3.1.3.) В результате, с технической точки зрения мы сейчас не умеем объяснить, почему процедура new-withdraw ведет себя именно так, как описано выше. Чтобы действительно понять процедуры, подобные new-withdraw, нам придется разработать новую модель применения процедуры. В разделе 3.2 мы введем такую модель, попутно объяснив set! и локальные переменные. Однако сначала мы рассмотрим некоторые вариации на тему, заданную new-withdraw.

Следующая процедура, make-withdraw, создает «обработчики снятия денег со счетов». Формальный параметр balance, передаваемый в make-withdraw, указывает начальную сумму денег на счету.5

(define (make-withdraw balance) (lambda (amount)

(if (>= balance amount)

(begin (set! balance (- balance amount)) balance)

"Недостаточно денег на счете")))

При помощи make-withdraw можно следующим образом создать два объекта W1 и W2:

(define Wi (make-withdraw i00)) (define W2 (make-withdraw i00))

(Wi 50)

50

(W2 70)

30

(W2 40)

4По терминологии, принятой при описании языков программирования, переменная balance инкапсулируется (is encapsulated) внутри процедуры new-withdraw. Инкапсуляция отражает общий принцип проектирования систем, известный как принцип сокрытия (the hiding principle): систему можно сделать более модульной и надежной, если защищать ее части друг от друга; то есть, разрешать доступ к информации только тем частям системы, которым «необходимо это знать».

5В отличие от предыдущей процедуры new-withdraw, здесь нам необязательно использовать let , чтобы сделать balance локальной переменной, поскольку формальные параметры и так локальны. Это станет яснее после обсуждения модели вычисления с окружениями в разделе 3.2. (См. также упражнение 3.10.)

"недостаточно денег на счете"

(W1 40)

10

Обратите внимание, что W1 и W2 - полностью независимые объекты, каждый со своей локальной переменной balance. Снятие денег с одного счета не влияет на другой.

Мы можем создавать объекты, которые будут разрешать не только снятие денег, но и их занесение на счет, и таким образом можно смоделировать простые банковские счета. Вот процедура, которая возвращает объект-«банковский счет» с указанным начальным балансом:

(define (make-account balance) (define (withdraw amount) (if (>= balance amount)

(begin (set! balance (- balance amount))

balance) "Недостаточно денег на счете")) (define (deposit amount)

(set! balance (+ balance amount)) balance) (define (dispatch m)

(cond ((eq? m withdraw) withdraw) ((eq? m deposit) deposit)

(else (error "Неизвестный вызов -- MAKE-ACCOUNT"

m))))

dispatch)

Каждый вызов make-account создает окружение с локальной переменной состояния balance. Внутри этого окружения make-account определяет процедуры deposit и withdraw, которые обращаются к balance, а также дополнительную процедуру dispatch, которая принимает «сообщение» в качестве ввода, и возвращает одну из двух локальных процедур. Сама процедура dispatch возвращается как значение, которое представляет объект-банковский счет. Это не что иное, как стиль программирования с передачей сообщений (message passing), который мы видели в разделе 2.4.3, но только здесь мы его используем в сочетании с возможностью изменять локальные переменные.

Make-account можно использовать следующим образом: (define acc (make-account 100))

((acc withdraw) 50) 50

((acc withdraw) 60) "недостаточно денег на счете"

((acc deposit) 40) 90

((acc withdraw) 60)

30