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我已经编程了很长时间（实际上太长了），但我真的很难掌握“自由变量”和“绑定变量”这两个术语。

我在网上找到的大多数“解释”都是从谈论诸如 Lambda 演算和形式逻辑或公理语义之类的话题开始的。这让我想去拿我的左轮手枪。

有人可以从实现的角度解释这两个术语吗？它们可以存在于编译语言中，它们翻译成什么低级代码？

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自由变量是在某些函数中使用的变量，其值取决于调用、调用或使用函数的上下文。例如，在数学术语中，z是一个自由变量，因为它不受任何参数的限制。x是有界变量：

f(x) = x * z

在编程语言术语中，自由变量是在运行时动态确定的，在函数调用堆栈上向后搜索变量的名称。

有界变量评估不依赖于函数调用的上下文。这是最常见的现代编程语言变量类型。局部变量、全局变量和参数都是有界变量。

自由变量有点类似于一些古老编程语言的“按名称传递”约定。

假设您有一个f只打印一些变量的函数：

def f():
    print(X)

这是 Python。虽然X不是局部变量，但它的值遵循 Python 约定：它在定义函数的块链上向上搜索，直到到达顶层模块。

由于在 Python 中 的值X是由函数声明上下文决定的，所以我们说它X是一个有界变量。

假设，如果X是一个自由变量，这应该打印 10：

X = 2

def f():
    print(X)

def g():
    # X is a local variable to g, shadowing the global X
    X = 10
    f()

在 Python 中，此代码打印 2，因为这两个X变量都是有界的。局部X变量 ong绑定为局部变量，而 onf绑定到全局变量X。

执行

使用自由变量的编程语言的实现需要注意每个函数被调用的上下文，并且对于每个自由变量使用一些反射来查找要使用的变量。

自由变量的值通常不能在编译时确定，因为很大程度上取决于运行时流程和调用堆栈。

于 2014-02-18T14:09:35.030 回答
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变量是自由的还是绑定的都是相对的；这取决于您正在查看的代码片段。

在这个片段中，x被绑定：

function(x) {return x + x;};

在这里，x免费发生：

return x + x;

换句话说，自由度是上下文的属性。您没有说“ x是一个自由变量”或“ x是一个绑定变量”，而是确定您正在谈论的上下文：“ x在表达式E中是自由的”。因此，同一个变量x可以是自由的也可以是绑定的，具体取决于您所讨论的代码片段。如果片段包含变量的绑定站点（例如，它在函数参数中列出），那么它是绑定的，如果没有，它是免费的。

从实现的角度来看，自由/绑定区别很重要的地方是当您实现变量替换的工作方式时（例如，当您将参数应用于函数时会发生什么。）考虑评估步骤：

(function(x) {return x + x;})(3);
=> 3 + 3
=> 6

这很好用，因为x在函数体中是免费的。然而，如果x被绑定在函数体中，我们的评估需要小心：

(function(x) {return (function(x){return x * 2;})(x + x);})(3);
=> (function(x){return x * 2;})(3 + 3); // careful to leave this x alone for now!
=> (function(x){return x * 2;})(6);
=> 6 * 2
=> 12

如果我们的实现没有检查绑定事件，它可能已经替换了绑定 x3并给了我们错误的答案：

(function(x) {return (function(x){return x * 2;})(x + x);})(3);
=> (function(x){return 3 * 2;})(3 + 3); // Bad! We substituted for a bound x!
=> (function(x){return 3 * 2;})(6);
=> 3 * 2
=> 6

此外，应该澄清的是，自由与绑定是语法（即代码本身）的属性，而不是在运行时如何评估代码的属性。vz0 讨论动态范围的变量，它与自由变量有些相关，但不是同义词。正如 vz0 正确描述的那样，动态变量范围是一种语言功能，它允许通过查看运行时调用堆栈来评估包含自由变量的表达式，以找到共享相同名称的变量的值。然而，在不允许动态范围的语言中谈论自由出现的变量仍然是有意义的：如果你试图在这些语言中评估这样的表达式，你只会得到一个错误（比如“ x未定义”）语言。

而且我无法克制自己：我希望有一天，当人们提到 lambda 演算时，你能找到把左轮手枪收起来的力量！Lambda 演算是考虑变量和绑定的好工具，因为它是一种极简的编程语言，只支持变量和替换，仅此而已。现实世界的编程语言包含许多其他垃圾（例如动态范围），它们掩盖了本质。

于 2015-11-29T22:10:53.660 回答