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目前出版的书籍里还没有正确做出这个题的。
(f (g (h i) j) k)
的哪一部分先被完成? (h i)
, 因为它必须在 (g (h i) j)
可以应用之前先完成求值。
(f (g (h i) (j k)))
呢?Scheme没有指定参数的求值顺序,因此可以是 (h i)
或 (j k)
。
让我们来行动。(h i (lambda (hi) ...))
我们假定 hi
是应用 (h i)
的结果。然后, 我们把其他内容放到 ... 的位置:
(f (g (h i) (j l)))
就变成了
(h i (lambda (hi) (f (g hi (j l)))))
(lambda (hi) (f (g hi (j l))))
就是一个连续(continuation)。hi
在连续中只出现一次,因为hi的目的仅仅是替代 (h i)
。
让我们以CPS形式重写rember
。首先直接形式:
(define rember8
(lambda (ls)
(cond
[(null? ls) '()]
[(= (car ls) 8) (cdr ls)]
[else (cons (car ls) (rember8 (cdr ls)))])))
规则一: 在想要CPS的定义中,只要看到lambda,就必须添加一个参数,然后处理它的体。
(lambda (x ...) ...) => (lambda (x ... k) ...^)
让我们从添加k
到外层的lambda
开始:
(define rember8
(lambda (ls k)
(cond
[(null? ls) '()]
[(= (car ls) 8) (cdr ls)]
[else (cons (car ls) (rember8 (cdr ls)))])))
现在,对于程序的其他部分,我们引入一条新的规则。
规则二:不要管那些小部件。
小部件就是那些我们知道它会马上终止的东西。
如果我们知道它会被求值,就不要管它。
如果我们知道它·可能·会被求值,就将它传递给k。
第一个好例子就是 (null? ls)
,在条件从句的第一行。我们知道它会被求值,并且它是一个小部件,所以我们不管它。
那么被作为返回值的 '()
呢?第二条规则的另一部分:如果一些小部件可能被求值,我们就将其传递给k。
在应用第二条规则到条件从句第一行后,我们得到了:
(define rember8
(lambda (ls k)
(cond
[(null? ls) (k '())]
[(= (car ls) 8) (cdr ls)]
[else (cons (car ls) (rember8 (cdr ls)))])))
cond
的第二行同样有作为测试和返回值的小部件,所以我们如同第一行一样处理。
(define rember8
(lambda (ls k)
(cond
[(null? ls) (k '())]
[(= (car ls) 8) (k (cdr ls))]
[else (cons (car ls) (rember8 (cdr ls)))])))
条件else
,没有作为返回值的小部件,所以我们需要制造一个新的连续:
(define rember8
(lambda (ls k)
(cond
[(null? ls) (k '())]
[(= (car ls) 8) (k (cdr ls))]
[else (rember8 (cdr ls) (lambda (x) (cons (car ls) x)))])))
我们还没有完全搞定,因为现在在连续的体内有了些小部件。所以我们把它传递给k:
(define rember8
(lambda (ls k)
(cond
[(null? ls) (k '())]
[(= (car ls) 8) (k (cdr ls))]
[else (rember8 (cdr ls) (lambda (x) (k (cons (car ls) x))))])))
现在就全部CPS了,但我们如何调用它呢?我们需要一个k来作为参数传递。因为 (rember8 '() k)
应该是 '()
,k 可以是(lambda (x) x)
:
> (rember8 '(1 2 8 3 4 6 7 8 5) (lambda (x) x))
我们在程序里可以观察到什么属性?
首先,所有的非小件调用都是尾调用。下面是用星号扩起来的尾调用:
(define rember8
(lambda (ls k)
(cond
[(null? ls) (*k* '())]
[(= (car ls) 8) (*k* (cdr ls))]
[else (*rember8* (cdr ls) (lambda (x) (*k* (cons (car ls) x))))])))
为什么null?
,=
,car
,cdr
,cons
不算?因为它们仅仅是小部件,当我们合并小部件时,结果依然是小的......
第二,所有的参数都是小部件。是的,即便是else行中的lambda
,因为所有的lambda都是小部件。
注意这个在本质上是一个C程序。我们需要做的只是将连续转换为数据结构(记得我们对闭包做的同样的事)。
让我们追踪一下(rember8 (lambda (x) x))
ls | k
'(1 2 8 3 4 6 7 8 5) | (lambda (x) x) = id
'(2 8 3 4 6 7 8 5) | (lambda (x) (id (cons 1 x))) = k2
'(8 3 4 6 7 8 5) | (lambda (x) (k2 (cons 2 x))) = k3
一但我们遇见了8, 就应用 (k (cdr ls))
这里k是k3,ls 是 '(3 4 5 6 7 8 5)
(k3 '(3 4 6 7 8 5)) = (k2 (cons 2 '(3 4 6 7 8 5)))
(k2 '(2 3 4 6 7 8 5)) = (id (cons 1 '(2 3 4 6 7 8 5)))
(id '(1 2 3 4 6 7 8 5)) = '(1 2 3 4 6 7 8 5)
然后就完成了。
让我们尝试一个更复杂的程序multirember8
。它除了去除第一个8,还要去除剩下所有的8.
(define multirember8
(lambda (ls)
(cond
[(null? ls) '()]
[(= (car ls) 8) (multirember8 (cdr ls)))]
[else (cons (car ls) (multirember8 (cdr ls)))])))
现在我们从之前的rember8
开始CPS它:
(define multirember8
(lambda (ls k)
(cond
[(null? ls) (k '())]
[(= (car ls) 8) (multirember8 (cdr ls))] ;; uh-oh~
[else (multirember8 (cdr ls) (lambda (x) (k (cons (car ls) x))))])))
我们需要对第二行做什么?因为multirember8
需要两个参数,我们需要对它传入一个连续。
(define multirember8
(lambda (ls k)
(cond
[(null? ls) (k '())]
[(= (car ls) 8) (multirember8 (cdr ls) (lambda (x) (k x)))]
[else (multirember8 (cdr ls) (lambda (x) (k (cons (car ls) x))))])))
但是,(lambda (x) (k x))
做了什么呢?它取任意值,然后将其传递给k。这就是全部的表达式,所以它等价于k。
Eta规约: (lambda (x) (M x)) = M 如果x不是自由变量,且M保证可以终止。M是任意满足以上条件的表达式,不仅限于单个变量比如k。
所以,只要你看见一个尾调用,都不需要考虑eta。只要把k传递给它。