我认为 C# 具有词法作用域，但为什么这个示例显示动态作用域行为？

Question

    var x = 1;
    Func<int,int> f = y => x + y;
    x = 2;
    Console.WriteLine(f(1));

输出是3。根据https://web.archive.org/web/20170426121932/http://www.cs.cornell.edu/~clarkson/courses/csci4223/2013sp，我假设它是2 /lec/lec12.pdf

Answer 1

PDF 没有完全解释有关词法范围的微妙之处。它的示例实际上有两个名为

x

的不同变量，它不会重新分配第一个

x

的值（实际上函数式语言可能不允许突变）。

C# 是词法作用域的——它在 lambda 定义点查找

x

，而不是在调用委托时查找。但是：

x

解析为变量，而不是值，并且它在调用时读取变量的值。

这是一个更完整的示例：

int InvokeIt( Func<int, int> f )
{
   int x = 2;
   return f(1);
}

Func<int, int> DefineIt()
{
   int x = 1;
   Func<int, int> d = (y => x + y);
   x = 3;  // <-- the PDF never does this
   return d;
}

Console.WriteLine(InvokeIt(DefineIt()));

lambda 绑定到存在于

inside

x的DefineIt

变量

。定义时的值 (

x = 1

) 是无关紧要的。 变量稍后设置为

x = 3

。

但它显然也不是动态范围，因为

x = 2

内部的

InvokeIt

没有被使用。

Answer 2

这个问题是我2013年5月20日博客的主题。感谢您提出这个好问题！

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您误解了“词法范围”的含义。让我们引用您链接到的文档：

函数体是在定义函数时存在的旧动态环境中计算的，而不是在调用函数时的当前环境中计算的。

这是您的代码：

int  x = 1;
Func<int,int> f = y => x + y;
x = 2;
Console.WriteLine(f(1));

现在，什么是“定义函数时存在的动态环境”？将“环境”视为一个类。该类包含每个变量的可变字段。所以这与：

相同

Environment e = new Environment();
e.x = 1;
Func<int,int> f = y => e.x + y;
e.x = 2;
Console.WriteLine(f(1));

当评估

f

时，会在创建 f 时存在的环境 e 中查找

x

。该环境的内容已更改，但f所绑定的环境

是相同的环境。 （请注意，

这实际上是 C# 编译器生成的代码！当您在 lambda 中使用局部变量时，编译器会生成一个特殊的“环境”类，并将局部变量的每次使用转换为字段的使用。） 让我举一个例子来说明如果 C# 是动态作用域的，世界会是什么样子。考虑以下几点：

class P
{
    static void M()
    {
        int x = 1;
        Func<int, int> f = y => x + y;
        x = 2;
        N(f);
    }
    static void N(Func<int, int> g)
    {
        int x = 3;
        Console.WriteLine(g(100));
    }
}

如果 C# 是动态作用域的，那么这将打印“103”，因为评估 

g

会评估

f

，而在动态作用域语言中，评估

f

将在当前环境

中查找 

x的值。在 current 环境中，x 为 3。在创建

f

时存在的环境中，

x

为 2。同样，该环境中

x

的值已更改；正如您的文档所指出的，该环境是一个“动态环境”。但是

相关的环境

不会改变。 当今大多数语言都不是动态作用域的，但也有一些。例如，PostScript——在打印机上运行的语言——是动态范围的。