Julia 变量的作用域

由  创建, 最后一次修改 2016-08-12

变量的作用域

变量的作用域是变量可见的区域。变量作用域能帮助避免变量命名冲突。

作用域块是作为变量作用域的代码区域。变量的作用域被限制在这些块内部。作用域块有:

  • function 函数体(或语法
  • while 循环体
  • for 循环体
  • try
  • catch
  • let
  • type

注意 begin 块不能引入新作用域块。

当变量被引入到一个作用域中时,所有的内部作用域都继承了这个变量,除非某个内部作用域显式复写了它。将新变量引入当前作用域的方法:

  • 声明 local xconst x ,可以引入新本地变量
  • 声明 global x 使得 x 引入当前作用域和更内层的作用域
  • 函数的参数,作为新变量被引入函数体的作用域
  • 无论是在当前代码之前或 之后 , x = y 赋值都将引入新变量 x ,除非 x 已经在任何外层作用域内被声明为全局变量或被引入为本地变量

下面例子中,循环内部和外部,仅有一个 x 被赋值:

function foo(n)
  x = 0
  for i = 1:n
    x = x + 1
  end
  x
end

julia> foo(10)
10

下例中,循环体有一个独立的 x ,函数始终返回 0 :

function foo(n)
  x = 0
  for i = 1:n
    local x
    x = i
  end
  x
end

julia> foo(10)
0

下例中,x 仅存在于循环体内部,因此函数在最后一行会遇到变量未定义的错误(除非 x 已经声明为全局变量):

function foo(n)
  for i = 1:n
    x = i
  end
  x
end

julia> foo(10)
in foo: x not defined

在非顶层作用域给全局变量赋值的唯一方法,是在某个作用域中显式声明变量是全局的。否则,赋值会引入新的局部变量,而不是给全局变量赋值。

不必在内部使用前,就在外部赋值引入 x

function foo(n)
  f = y -> n + x + y
  x = 1
  f(2)
end

julia> foo(10)
13

上例看起来有点儿奇怪,但是并没有问题。因为在这儿是将一个函数绑定给变量。这使得我们可以按照任意顺序定义函数,不需要像 C 一样自底向上或者提前声明。这儿有个低效率的例子,互递归地验证一个正数的奇偶:

even(n) = n == 0 ? true  :  odd(n-1)
odd(n)  = n == 0 ? false : even(n-1)

julia> even(3)
false

julia> odd(3)
true

Julia 内置了高效的函数 isevenisodd 来验证奇偶性。

由于函数可以先被调用再定义,因此不需要提前声明,定义的顺序也可以是任意的。

在交互式模式下,可以假想有一层作用域块包在任何输入之外,类似于全局作用域:

julia> for i = 1:1; y = 10; end

julia> y
ERROR: y not defined

julia> y = 0
0

julia> for i = 1:1; y = 10; end

julia> y

10

前一个例子中,y 仅存在于 for 循环中。后一个例子中,外部声明的 y 被引入到循环中。由于会话的作用域与全局作用域差不多,因此在循环中不必声明 global y。但是,不在交互式模式下运行的代码,必须声明全局变量。

多变量可以使用以下语法声明为全局:

function foo()
    global x=1, y="bar", z=3
end

julia> foo()
3

julia> x
1

julia> y
"bar"

julia> z
3

let 语句提供了另一种引入变量的方法。let 语句每次运行都会声明新变量。let 语法接受由逗号隔开的赋值语句或者变量名:

let var1 = value1, var2, var3 = value3
    code
end

let x = x 是合乎语法的,因为这两个 x 变量不同。它先对右边的求值,然后再引入左边的新变量并赋值。下面是个需要使用 let 的例子:

Fs = cell(2)
i = 1
while i <= 2
  Fs[i] = ()->i
  i += 1
end

julia> Fs[1]()
3

julia> Fs[2]()
3

两个闭包的返回值相同。如果用 let 来绑定变量 i

Fs = cell(2)
i = 1
while i <= 2
  let i = i
    Fs[i] = ()->i
  end
  i += 1
end

julia> Fs[1]()
1

julia> Fs[2]()
2

由于 begin 块并不引入新作用域块,使用 let 来引入新作用域块是很有用的:

julia> begin
         local x = 1
         begin
           local x = 2
         end
         x
       end
ERROR: syntax: local "x" declared twice

julia> begin
         local x = 1
         let
           local x = 2
         end
         x
       end
1

第一个例子,不能在同一个作用域中声明同名本地变量。第二个例子,let 引入了新作用域块,内层的本地变量 x 与外层的本地变量 x 不同。

For 循环及 Comprehensions

For 循环及 Comprehensions 有特殊的行为:在其中声明的新变量,都会在每次循环中重新声明。因此,它有点儿类似于带有内部 let 块的 while 循环:

Fs = cell(2)
for i = 1:2
    Fs[i] = ()->i
end

julia> Fs[1]()
1

julia> Fs[2]()
2

for 循环会复用已存在的变量来迭代:

i = 0
for i = 1:3
end
i  # here equal to 3

但是, comprehensions 与之不同,它总是声明新变量:

x = 0
[ x for x=1:3 ]
x  # here still equal to 0

常量

const 关键字告诉编译器要声明常量:

const e  = 2.71828182845904523536
const pi = 3.14159265358979323846

const 可以声明全局常量和局部常量,最好用它来声明全局常量。全局变量的值(甚至类型)可能随时会改变,编译器很难对其进行优化。如果全局变量不改变的话,可以添加一个 const 声明来解决性能问题。

本地变量则不同。编译器能自动推断本地变量是否为常量,所以本地常量的声明不是必要的。

特殊的顶层赋值默认为常量,如使用 functiontype 关键字的赋值。

注意 const 仅对变量的绑定有影响;变量有可能被绑定到可变对象(如数组),这个对象仍能被修改。

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