指定敘述

程序設計中,指定敘述(英語:assignment statement),會將一個特定的設定到某個特定的儲存位址去,這個位置被標記成一個特定的變數名稱。換句話說,這個敘述會複製一個值到某個特定變數中。在多數的指令式程式語言中,這種敘述是其中最基礎的結構。

指定敘述的通用表示方法通常是 x = expr(這種表示法最早源自1949年–1951年时的Superplan英语Superplan,因為1957年首版的FortranC語言而廣為人知),另一種形式則為 x := expr(這種形式最早來自ALGOL 58,因為Pascal而盛行)。在這兩種表示法之外,仍然存在許多其他的形式。

對多數的指令式程式語言來說,指定敘述允許某個特定變數,在其生命週期與作用域之中,可以被指定為不同的值,或是重複被指定值。

语义编辑

指令式編程中,隨著時間改變,不同的值被關聯到某個特定的變數名稱上。變數是數值的容器。可以先指派變數為某個值,在之後再用另一個值來加以取代。在這種模型中,程式的運作,是透過每次成功的指定敘述,來改變其狀態。指令式程式語言,倚靠指定敘述來進行迭代。在最低的層級中,指定敘述是以組合語言指令,如 MOVESTORE來實作。

以C語言為例,下列的程式碼段落可以作為指定敘述的例子:

int x = 10; 
float y;
x = 23;
y = 32.4f;

在第一行程式碼中,變數x先被宣告為int型別,之後將數值10指定給它。在第二行,變數y被宣告為float型別,但沒有指定值。在第三行,變數x被重新指定為數值23。在第四行中,變數y被指定為浮點數值32.4f。

单赋值编辑

任何改变现存值的赋值(比如x := x + 1),在纯函数式语言中都是不允许的[1]。在现今的函数式编程中,赋值是被劝阻的,用以支持也叫做“初始化”的单赋值。单赋值是名字绑定的用例,不同于本文其他部分描述的赋值之处在于,它只能做一次,通常是在变量被创建的时候,不允许后续的重新赋值。

表达式的求值,如果不改变机器的可察见状态[2],并且对相同的输入产生相同的值[1],就没有副作用。指令式赋值,在销毁旧值并使之不可获得时,在将旧值替代为新值时,就可能介入了副作用[3];为此在LISP函数式编程中,这被称为“破坏性”(destructive)赋值,类似于“破坏性更新”。

在纯函数式语言比如Haskell中,单赋值是赋值的唯一形式,这里没有在指令式语言意义上的变量[1],而是命名的常量值,并具有可能的合成(compoud)本性,即它们的元素"在需要时"被逐步的定义。纯函数式编程和与之于此共通的数据流程编程,由于值之间相互独立,可以提供在并行计算上的优势,它避免了顺序的一时一步执行的冯·诺伊曼瓶颈[4]

非纯函数式语言,同时提供了单赋值和真赋值(尽管相比指令式编程语言而言真赋值典型的较少使用)。例如,在Scheme中,单赋值(通过let),和真赋值(通过set!),二者都可以用于所有变量上,并提供专门的原语(primitive)用于在列表、向量、字符串等之内做破坏性更新。在OCaml中,只有单赋值,通过let name = value语法,被允许用于变量;而破坏性更新,可通过单独的<-算符,用于数组的元素和字符串,还可用于已经被编程者显式声明为可变(意味着能够在其初始化声明之后被变更)的记录字段和对象。

使用单赋值的函数式编程语言,包括Clojure(针对数据结构,而非变量)、Erlang(相比Haskell,它接受多次赋值,如果值相等的话)、F#HaskellLava英语Lava (programming language)OCamlOz(对用数据流变量,而非cell)、Racket(对于一些数据结构如列表,而非符号)、SASLScala(对于变量)、SISALStandard ML。非回溯Prolog代码可以被看作“明显的”单赋值,这里明显的含义为,它的(命名)变量可以显式的处在未赋值状态,或只能准确的被设置一次。相反的,在Haskell中,没有未赋值变量,而所有变量可以看作在创建时就被隐式的设定了它的值(更精确的说是设置了计算对象在“在需要时”产生它的值)。

指定語句的回傳值编辑

在一些編程語言中,指定敘述的整個語句可能會傳回某種型別的一個值,而在其它語言中則不會。

在 C 編程語言中指定語句只會單純返回指定值,而允許這樣子的片語 x = y = a,其中指定語句 y = a 返回值 a,然後將值指定到 x。在諸如 while ((ch = getchar()) != EOF) {} 的語句中,函數的返回值可用於控制迴圈,同時將相同的值指定給變量 ch

在其它編程語言中例如 Scheme,指定語句的返回值是未定義的,而且這些片語無效。

在 Haskell 中沒有變量指定;但類似於指定的操作(如分配給數組的字段或可變數據結構的字段)通常以 unit型別為單位進行求值,unit 型別以 ()表示。這種型別只有一個可能的值,因此不包含任何信息。它通常是純粹為了副作用而評估的表達型別。

赋值的变体形式编辑

特定使用模式也非常常见,因此经常有支持它们的特殊语法。这些主要是减少源代码冗长的语法糖,但也能辅助代码读者理解编程者的意图,并提供给编译器进行可能的优化的线索。

增广赋值编辑

所赋予的值依赖于先前的值是很常见的,很多指令式语言,尤其是C及其主要派生者,提供了叫做增广赋值的特殊算符,比如*=,则a = 2*a可以转而写为a *= 2[5]

链式赋值编辑

语句如w = x = y = z叫做“链式赋值”,其中z的被赋给多个变量wxy。链式赋值经常用来初始化多个变量,比如a = b = c = d = f = 0

并行赋值编辑

一些编程语言,比如APLCommon Lisp[6]Go[7]JavaScript(自从1.7)、LuaMapleoccam 2[8]Perl[9]PHPPython[10]REBOLRuby[11]Windows PowerShell,允许多个变量被并行的赋值,语法如下:

a, b := 0, 1

它同时赋值0a1b。这经常叫做并行(parallel)赋值;它是CPL语言于1963年介入的,当时名字叫做同时(simultaneous)赋值[12],有时也叫做(multiple)赋值,但这在与(single)赋值一起用时会产生混淆,因为它们不是对比的。如果赋值的右手侧是一个单一变量(比如一个数组或结构),这个特征就叫做解包(unpacking)[13]解构(destructuring)赋值[14]

var list := {0, 1}
a, b := list

这个列表将被解包使得赋值0a1b。进一步的:

a, b := b, a

对换ab的值。在没有并行赋值的语言中,这必须通过临时变量来书写:

var t := a
a := b
b := t

因为a := b; b := a将把ab二者都赋值为b最初的值。

一些语言,比如Go和Python,将并行赋值、元组和自动元组解包结合起来,允许从一个单一函数返回多个值,比如如下Python的例子:

def f():
    return 1, 2
a, b = f()

而其他语言,比如C#,要求使用圆括号的显式元组构造和解构,如下面例子这样:

(a, b) = (b, a);

(string, int) f() => ("foo", 1);
var (a, b) = f();

这提供了从一个函数返回多个值要使用输出参数的一种替代方式。这最早见于CLU语言(1974年),而CLU推动了一般的并行赋值变得流行。

在C和C++中,逗号运算符,在允许多个赋值出现在一个单一语句上类似于并行赋值,写a = 1, b = 2替代a, b = 1, 2。这主要用在for循环中,在其他语言比如Go中,被替代为并行赋值[15]。但是上述C++代码不确保完全的同时性,因为代码a = b, b = a+1的右侧项是在左侧项之后运算的。在语言如Python中,a, b = b, a+1将并发的赋值两个变量,使用最初的a的值来计算新b的值.

指定與等式符號编辑

標記法编辑

複製分配的兩個最常見的表示形式是等號(=)和冒號等於(:=)。這兩種形式都可以在語義上表示賦值語句或賦值運算符(它也具有值),這取決於語言用法。

variable = expression Fortran, PL/I, C (和派生者比如C++, Java等), Bourne shell, Python, Go (赋值预先声明的变量), R, Windows PowerShell等。
variable := expression ALGOL (和派生者), Simula, CPL, BCPL, Pascal[16] (和派生者比如Modula), Mary英语Mary (programming language), PL/M英语PL/M, Ada, Smalltalk, Eiffel[17][18], Oberon, Dylan[19], Seed7英语Seed7, Go (声明和定义变量的快捷方式)[20], Io, AMPL, ML[21], AutoHotkey等。

其他可能性包括左箭頭或關鍵字,但還有其他更罕見的變體:

variable << expression Magik英语Magik (programming language)
variable <- expression F#, OCaml, R, S
variable <<- expression R
assign("variable", expression) R
variableexpression APL[22], Smalltalk
variable =: expression J
LET variable = expression BASIC
let variable := expression XQuery英语XQuery
set variable to expression AppleScript
set variable = expression C shell
Set-Variable variable (expression) Windows PowerShell
variable : expression Macsyma英语Macsyma, Maxima, Rebol
var variable expression mIRC脚本语言英语mIRC scripting language
reference-variable :- reference-expression Simula

數學偽代碼分配通常用左箭頭表示。有些平台將表達式放在左側,變量放在右側:

MOVE expression TO variable COBOL
expressionvariable TI-BASIC, Casio BASIC
expression -> variable BETA, R
put expression into variable LiveCode英语LiveCode

一些面向運算式的語言比如 Lisp 和 Tcl,對所有語句(包括賦值)統一使用前綴(或後綴)語法。

(setf variable expression) Common Lisp
(set! variable expression) Scheme[23][24][25]
set variable expression Tcl
expression variable ! Forth

另見编辑

註釋编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Crossing borders: Explore functional programming with Haskell 互联网档案馆存檔,存档日期November 19, 2010,., by Bruce Tate
  2. ^ Mitchell, John C. Concepts in programming languages. Cambridge University Press. 2003: 23 [3 January 2011]. ISBN 978-0-521-78098-8. 
  3. ^ Imperative Programming Languages (IPL) (PDF). gwu.edu. [20 April 2018]. (原始内容存档 (PDF)于2021-01-18). 
  4. ^ John C. Mitchell. Concepts in programming languages. Cambridge University Press. 2003: 81–82 [3 January 2011]. ISBN 978-0-521-78098-8. 
  5. ^ Ruediger-Marcus Flaig. Bioinformatics programming in Python: a practical course for beginners. Wiley-VCH. 2008: 98–99 [25 December 2010]. ISBN 978-3-527-32094-3. (原始内容存档于2017-04-19). 
  6. ^ CLHS: Macro SETF, PSETF. Common Lisp Hyperspec. LispWorks. [23 April 2019]. (原始内容存档于2020-11-30). 
  7. ^ The Go Programming Language Specification: Assignments页面存档备份,存于互联网档案馆
  8. ^ INMOS Limited (编). Occam 2 Reference Manual. New Jersey: Prentice Hall. 1988. ISBN 0-13-629312-3. 
  9. ^ Wall, Larry; Christiansen, Tom; Schwartz, Randal C. Perl Programming Language 2. Cambridge: O´Reilly. 1996. ISBN 1-56592-149-6. 
  10. ^ Lutz, Mark. Python Programming Language 2. Sebastopol: O´Reilly. 2001. ISBN 0-596-00085-5. 
  11. ^ Thomas, David; Hunt, Andrew. Programming Ruby: The Pragmatic Programmer's Guide. Upper Saddle River: Addison Wesley. 2001. ISBN 0-201-71089-7. 
  12. ^ D.W. Barron et al., "The main features of CPL", Computer Journal 6:2:140 (1963). full text (subscription) Archive.is存檔,存档日期2012-07-07
  13. ^ PEP 3132 -- Extended Iterable Unpacking. legacy.python.org. [20 April 2018]. (原始内容存档于2016-05-13). 
  14. ^ Destructuring assignment. MDN Web Docs. [20 April 2018]. (原始内容存档于2021-02-10). 
  15. ^ Effective Go页面存档备份,存于互联网档案馆): for页面存档备份,存于互联网档案馆), "Finally, Go has no comma operator and ++ and -- are statements not expressions. Thus if you want to run multiple variables in a for you should use parallel assignment (although that precludes ++ and --)."
  16. ^ Moore, Lawrie. Foundations of Programming with Pascal. New York: John Wiley & Sons. 1980. ISBN 0-470-26939-1. 
  17. ^ Meyer, Bertrand. Eiffel the Language. Hemel Hempstead: Prentice Hall International(UK). 1992. ISBN 0-13-247925-7. 
  18. ^ Wiener, Richard. An Object-Oriented Introduction to Computer Science Using Eiffel. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall. 1996. ISBN 0-13-183872-5. 
  19. ^ Feinberg, Neal; Keene, Sonya E.; Mathews, Robert O.; Withington, P. Tucker. Dylan Programming. Massachusetts: Addison Wesley. 1997. ISBN 0-201-47976-1. 
  20. ^ The Go Programming Language Specification - The Go Programming Language. golang.org. [20 April 2018]. (原始内容存档于2021-03-18). 
  21. ^ Ullman, Jeffrey D. Elements of ML Programming: ML97 Edition. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall. 1998. ISBN 0-13-790387-1. 
  22. ^ Iverson, Kenneth E. A Programming Language. John Wiley and Sons. 1962. ISBN 0-471-43014-5. (原始内容存档于2009年6月4日). 
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  24. ^ Smith, Jerry D. Introduction to Scheme. New Jersey: Prentice Hall. 1988. ISBN 0-13-496712-7. 
  25. ^ Abelson, Harold; Sussman, Gerald Jay; Sussman, Julie. Structure and Interpretation of Computer Programs. New Jersey: McGraw-Hill. 1996. ISBN 0-07-000484-6.