Замыкания

Функциональный аргумент можно пометить с помощью специальной, предотвращающей вычисления формы FUNCTION:

(FUNCTION функция)

В отличие от обычной блокировки вычислений с помощью QUOTE форму FUNCTION называют функциональной блокировкой. Функциональную блокировку можно записывать сокращенно:

#’f Û (FUNCTION f)

Если нужно передать функции данные в том виде, как они записаны, то используется обычная форма quote. Функции quote достаточно и для передачи имени функции или лямбда-выражения, если в нем не используются свободные переменные. Работа со свободными переменными оказывается более сложной, чем с параметрами, поскольку значения свободных переменных зависят от контекста вычислений. Сформированный на время вычисления функции вычислительный контекст после окончания ее вычисления пропадает, и на него невозможно позже сослаться или вернуться к нему. Для запоминания контекста вычисления в Лиспе используется замыкание (лексическое замыкание) – пара, состоящая из функции (лямбда-выражения) и контекста.

Замыкание создается формой FUNCTION. В замыкание из контекста определения функции включаются лишь связи свободных переменных функции. Замыкание можно сохранять как любой лисповский объект, присваивая его какой-нибудь переменной:

>(defun add(x)

(function (lambda (y) (+ x y))))

ADD

>(setq add3 (add 3)) ; x = 3

#<Closure SPECIAL::APPLY-INTERPRETED-CLOSURE ...>

>(funcall add3 5) ; y = 5

Связи свободных переменных замыкания остаются в силе до следующего запуска замыкания, и этим переменным можно даже присваивать новые значения.

Необходимость замыканий продемонстрируем на следующем примере. Допустим, Вы хотите написать программу, которая при вызове генерирует степени двойки. Это должно выглядеть следующим образом:

>(power-of-2-generator)

>(power-of-2-generator)

>(power-of-2-generator)

...

Один из способов написать такой генератор – использовать глобальные переменные:

(defvar *previous-power* 1)

(defun power-of-2-generator ()

(setf *previous-power* (* 2 *previous-power*)))

Функция работает, но она использует глобальные переменные, а это значит, что мы не можем иметь больше одного power-of-2-generator генератора одновременно, так как глобальная переменная *previous power* может сохранять только одно значение.

Можно ли обойтись без глобальных переменных? Для сохранения состояния генератора может быть использовано замыкание. Связи свободных переменных замыкания остаются в силе до следующего запуска замыкания. Этим переменным также можно присваивать значения. Используя замыкание, получим следующее определение генератора степеней двойки:

(defun make-power-of-2-generator (previous-power)

#'(lambda ()

(setf previous-power (* previous-power 2))))

Теперь мы можем создать несколько генераторов, так как каждый из них использует собственную переменную previous-power.

>(setf g1 (make-power-of-2-generator 1))

#<Closure SPECIAL::APPLY-INTERPRETED-CLOSURE ...>

>(setf g2 (make-power-of-2-generator 10))

#<Closure SPECIAL::APPLY-INTERPRETED-CLOSURE ...>

>(funcall g1)

>(funcall g2)

>(funcall g1)

>(funcall g2)

>(funcall g1)