Scheme中lambda表达式与函数指针小例

SICP/Chapter2/Exercise-2.4

Lambda表达式语法

(lambda kw-formals body)

题目描述

用过程性表示方式重写序对的cons、car、cdr

Scheme代码

(define (cons-24 x y)  (lambda (m) (m x y)))(define (car-24 z)  (z (lambda (p q) p)))

这段代码只有4行，但是逻辑关系并不好理解。
原因在于函数式语言的自顶向下实现方式不符合一般的逻辑习惯。
lambda以类似函数指针的方式提供了通用的接口，实现了动态绑定的功能。

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拆解

（按照自底向上的顺序）

1 - procedure_1 = (lambda (p q) p)

Scheme语义：

• 参数格式：p，q
• body部分：p，意义是返回p

C实现:

• 没有更深层次的嵌套，为完整函数体。
• p,q暂且定义为int类型
  int GetCar(int p,int q){return p;}

2 - (define (car-24 z) (z procedure_1))

Scheme语义：

• car-24接受一个参数z
• body部分：因为(z procedure_1)， 可判断z为一个函数，其参数为procedure_1
• 函数z的参数procedure_1为一个函数（见1）

C实现：

• 首先应该定义一个procedure_1的函数框架（函数实例见1）
  typedef int (*procedure_1)(int,int)
• 然后根据(z procedure_1)可以写出car-24的参数z的框架，返回值继承自M：
  typedef int (*ARG_Z)(procedure_1)
• car-24 的参数为z，返回值继承自z。由此可写出car-24的函数框架：

int car-24(ARG_Z z){  return z(procedure_1);//只实现框架，并未绑定实例}

• 因为procedure_1的实例已经在对car-24的define中，所以此时M已经拥有了一个函数实现，可绑定。car-24因此变成：

int car-24(ARG_Z z){  return z(GetCar);}

3 - procedure_2 = (lambda (m) (m x y))

Scheme语义：

• 参数格式——接收一个m作为参数
• 因为lambda中(m)的body部分为(m x y)，可知m是一个过程，过程m需要两个参数，x和y。

C实现：

• 仅有函数框架而没有具体实现，与函数指针相似。具体实现需要将抽象实例化，因此无法确定返回值。
• 首先定义参数m的框架：
  typedef unknown (*m)(x,y);
• 然后可写出procedure_2的框架：
  typedef unknown (*procedure_2)(m);
• 二者返回值未知，取决于绑定类型。procedure_2的返回值继承自m

4 - (define (cons-24 x y) procedure_2)

Scheme语义：

• 参数格式为x,y
• body部分为之前分析的procedure_2，因此这个define生成的是一个过程，需要接受x y参数。

C实现：

目前内层函数未被绑定，只能给出框架。唯一确定的是返回值为procedure_2类型，即返回一个函数指针。
typedef procedure_2 （*cons-24)(x,y)

（拆解完毕）

绑定过程

实例

(define test (cons-24 1 2))(car-24 test)

过程

1 - 生成一个名为test的cons-24实例，该实例需要一个过程作为参数

2 - car-24的参数为test，car-24内置的GetCar函数作为其参数test的参数，实现功能为test(GetCar)。

3 - 逻辑理解的难点：

• 框架和数据在cons-24中给定，却不做任何处理；而是将整个框架抽象成一个类型为过程的变量（或者说抽象成函数指针）。
• 使用时需要car-24接收此函数指针，传递自身的内置函数给这个函数指针作为参数，形成一个嵌套的环节。
• car-24仅仅是一个对内置函数封装，为内置函数加上一层壳
• 两部分间的正常使用需要一个默认的规则：即car-24的参数必须为cons-24类型的过程。这在逻辑上并没有体现。
• 如果从C的角度来看，函数间的层次关系并不清晰，相互依赖。
• 但是仅从抽象接口的目的来看，提供了一个相当好的过程接口。若以C函数实现那么需要三层嵌套的定义。由此可见函数式语言与面向过程语言的不同之处。