глобальное

окружение

параметры: amount

тело:

Рис. 3.10: Создание второго объекта при помощи (define W2 (make-withdraw 100))

(let (((пер) (выр))) (тело))

интерпретируется как альтернативный синтаксис для ((lambda ((пер)) (тело)) (выр))

С помощью модели с окружениями проанализируйте альтернативную версию make-withraw. Нарисуйте картинки, подобные приведенным в этом разделе, для выражений

(define W1 (make-withdraw 100)) (W1 50)

(define W2 (make-withdraw 100))

Покажите, что две версии make-withdraw создают объекты с одинаковым поведением. Как различаются структуры окружений в двух версиях?

3.2.4 Внутренние определения

В разделе 1.1.8 мы познакомились с идеей, что процедуры могут содержать внутренние определения, в результате чего возникает блочная структура, как, например, в следующей процедуре вычисления квадратного корня:

(define (sqrt x)

(define (good-enough? guess)

(< (abs (- (square guess) x)) 0.001)) (define (improve guess)

(average guess (/ x guess))) (define (sqrt-iter guess) (if (good-enough? guess) guess

(sqrt-iter (improve guess)))) (sqrt-iter 1.0))

глобальное окружение

sqrtu

ее

x:2

good-enough?:-,

improve:...

sqrt-iter:...

Е1-Ц

параметры: x

тело: (define good-enough? ...) (define improve ...) (define sqrt-iter ...) (sqrt-iter 1.0)-

ее

Е2з4 guess:1

параметры: guess

вызов sqrt-iter

тело: (< (abs ...)

...)

E3 -s4 guess:1

вызов good-enough?

Рис. 3.11: Процедура sqrt с внутренними определениями.

Теперь с помощью модели с окружениями мы можем увидеть, почему эти внутренние определения работают так, как должны. На рисунке 3.11 изображен момент во время вычисления выражения (sqrt 2) , когда внутренняя процедура good-enough? вызвана в первый раз со значением guess, равным 1.

Рассмотрим структуру окружения. Символ sqrt в глобальном окружении связан с процедурным объектом, ассоциированное окружение которого - глобальное окружение. Когда мы вызвали процедуру sqrt, появилось окружение E1, зависимое от глобального, в котором параметр x связан со значением 2. Затем мы вычислили тело sqrt внутри E1. Поскольку первое выражение в теле sqrt есть

(define (good-enough? guess)

(< (abs (- (square guess) x)) 0.001))

вычисление этого выражения привело к определению процедуры good-enough? в окружении E1. Выражаясь более точно, к первому кадру E1 был добавлен символ good-enough?, связанный с процедурным объектом, ассоциированным окружением которого является E1. Подобным образом в качестве процедур внутри E1 были определены improve и sqrt-iter. Краткости ради на рис. 3.11 показан только процедурный объект, соответствующий good-enough?.

После того, как были определены внутренние процедуры, мы вычислили выражение (sqrt-iter 1.0), по-прежнему в окружении E1. То есть, процедурный объект, связанный в E1 с именем sqrt-iter, был вызван с аргументом 1. При этом появилось окружение E2, в котором guess, параметр sqrt-iter, связан со значением 1. В свою очередь, sqrt-iter вызвала good-enough? со значением guess (из E2) в качестве аргумента. Получилось еще одно окру-

жение, E3, в котором guess (параметр good-enough?) связан со значением 1. Несмотря на то, что и sqrt-iter, и good-enough? имеют по параметру с одинаковым именем guess, это две различные переменные, расположенные в разных кадрах. Кроме того, и E2, и E3 в качестве объемлющего окружения имеют E1, поскольку как sqrt-iter, так и good-enough? в качестве окружения содержат указатель на E1. Одним из следствий этого является то, что символ x в теле good-enough? обозначает связывание x, в окружении E1, а точнее, то значение x, с которым была вызвана исходная процедура sqrt.

Таким образом, модель вычислений с окружениями объясняет две ключевых особенности, которые делают внутренние определения процедур полезным способом модуляризации программ:

•Имена внутренних процедур не путаются с именами, внешними по отношению к охватывающей процедуре, поскольку локальные имена процедур будут связываться в кадре, который процедура создает при своем запуске, а не в глобальном окружении.

•Внутренние процедуры могут обращаться к аргументам охватывающих процедур, просто используя имена параметров как свободные переменные. Это происходит потому, что тело внутренней процедуры выполняется в окружении, подчиненном окружению, где вычисляется объемлющая процедура.

Упражнение 3.11.

В разделе 3.2.3 мы видели, как модель с окружениями описывает поведение процедур, обладающих внутренним состоянием. Теперь мы рассмотрели, как работают локальные определения. Типичная процедура с передачей сообщений пользуется и тем, и другим. Рассмотрим процедуру моделирования банковского счета из раздела 3.1.1:

(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)

Покажите, какая структура окружений создается последовательностью действий (define acc (make-account 50))

((acc deposit) 40) 90

((acc withdraw) 60) 30

Где хранится внутреннее состояние acc? Предположим, что мы определяем еще один счет