scheme语言中，let 和 let* 的用法

在 Scheme 语言中，let 和 let* 都是用来创建局部变量的语法，但它们在绑定变量的求值顺序上有着关键的区别。理解这个区别对于编写正确和高效的 Scheme 代码至关重要。

1. let 的用法与工作原理

let 是一种并行（parallel） 绑定。这意味着它在创建局部变量时，所有变量的绑定值都是在同一时刻（在语义上）被求值的。在求值过程中，任何一个绑定表达式都无法访问到它同一 let 表达式中定义的其他局部变量。

语法格式

(let ((var1 exp1)
      (var2 exp2)
      ...)
  body-expression)

工作原理

1. 求值所有表达式：Scheme 首先会求值所有的 exp1, exp2, ...。这个求值过程是独立的，exp2 无法使用 var1 的值，反之亦然。
2. 创建新的环境：在所有表达式求值完成后，Scheme 会创建一个新的环境。
3. 绑定变量：将求得的值分别绑定到对应的 var1, var2, ...上。
4. 执行主体：在新的环境中执行 body-expression。

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示例

考虑以下代码：

(let ((x 10)
      (y (+ x 5)))  ; 这里的 x 无法访问 let 中定义的 x
  (+ x y))

运行这段代码会报错。为什么？因为在 y 的绑定表达式 (+ x 5) 中，x 指向的是外部环境中已有的 x（如果存在的话），而不是 let 内部正在定义的那个 x。如果外部没有 x，就会引发未定义变量的错误。

正确使用 let 的例子：

(define a 5)

(let ((x 10)
      (y (+ a 2)))  ; 这里的 a 指向外部定义的 a
  (display x)   ; => 10
  (newline)
  (display y)   ; => 7
  (newline)
  (+ x y))      ; => 17

在这个例子中，y 的绑定表达式 (+ a 2) 成功访问了外部环境中的 a。

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2. let* 的用法与工作原理

let* 是一种顺序（sequential） 绑定。与 let 不同，let* 按照从上到下的顺序逐一绑定变量。这意味着后面的绑定表达式可以使用前面已经定义好的局部变量。

语法格式

(let* ((var1 exp1)
       (var2 exp2)
       ...)
  body-expression)

工作原理

1. 逐一求值和绑定：Scheme 依次处理每个变量绑定。
   • 首先，求值 exp1 并将其绑定到 var1。
   • 然后，在 var1 已经绑定的新环境中，求值 exp2 并将其绑定到 var2。
   • 这个过程一直持续到所有变量绑定完成。
2. 执行主体：在包含了所有新绑定的环境中执行 body-expression。

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示例

现在，我们用 let* 来重写上面那个会报错的例子：

(let* ((x 10)
       (y (+ x 5)))  ; 这里的 x 可以访问上面定义的 x
  (+ x y))

这段代码可以正常运行。

• 首先，x 被绑定到 10。
• 然后，在 x 已经为 10 的环境中，求值 y 的绑定表达式 (+ x 5)，得到 15。
• y 被绑定到 15。
• 最后，在 x 为 10、y 为 15 的环境中，求值 (+ x y)，得到 25。

3. 何时使用 let，何时使用 let*？

• 使用 let：当你的局部变量定义彼此独立，且不需要互相依赖时，let 是更好的选择。它在语义上更清晰，也可能因为可以并行求值而更具效率。
• 使用 let*：当一个局部变量的定义需要依赖于它前面定义的另一个局部变量时，必须使用 let*。

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总结

特性	let (并行绑定)	let* (顺序绑定)
求值顺序	所有绑定表达式并行求值，不能互相引用。	所有绑定表达式按顺序求值，后面的表达式可以引用前面的变量。
应用场景	变量定义彼此独立，无依赖关系。	变量定义有依赖关系，需要使用前面定义的变量。
示例	(let ((x 1) (y 2)) (+ x y))	(let* ((x 1) (y (+ x 1))) (+ x y))

理解 let 和 let* 的区别是掌握 Scheme 编程的关键一步。