指定敘述
在程式設計中,指定敘述(英語:assignment statement),又譯指定指述,會將一個特定的值設置到某個特定的儲存地址去,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Superplan 1949–51,因為 Fortran 1957與C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 1958,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。
語意
在指令式編程中,隨着時間改變,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,指定敘述是以匯編語言指令,如 MOVE
或 STORE
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。
單指定
任何改變現存值的指定(比如x := x + 1
),在純函數式語言中都是不允許的[1]。在函數式程式設計中,指定是被勸阻的,用以支援也叫做「初始化」的單指定。單指定是名字繫結的用例,不同於本文其他部分描述的指定之處在於,它只能做一次,通常是在變數被建立的時候,不允許後續的重新指定。
表達式的求值,如果不改變機器的可察見狀態[2],並且對相同的輸入產生相同的值[1],就沒有副作用。指令式指定,在銷毀舊值並使之不可獲得時,在將舊值替代為新值時,就可能介入了副作用[3];為此在LISP和函數式程式設計中,這被稱為「破壞性」(destructive)指定,類似於「破壞性更新」。
在純函數式語言比如Haskell中,單指定是指定的唯一形式,這裏沒有在指令式語言意義上的變數[1],而是命名的常數值,並具有可能的合成(compoud)本性,即它們的元素"在需要時"被逐步的定義。純函數式語言,由於值之間相互獨立,可以提供在平行計算上的優勢,它避免了順序的一時一步執行的馮·諾伊曼瓶頸[4]。
非純函數式語言,同時提供了單指定和真指定(儘管相比指令式程式語言而言真指定典型的較少使用)。例如,在Scheme中,單指定(通過let
),和真指定(通過set!
),二者都可以用於所有變數上,並提供專門的原語(primitive)用於在列表、向量、字串等之內做破壞性更新。在OCaml中,只有單指定,通過let name = value
語法,被允許用於變數;而破壞性更新,可通過單獨的<-
算符,用於陣列的元素和字串,還可用於已經被編程者顯式聲明為可變(意味着能夠在其初始化聲明之後被變更)的記錄欄位和對象。
使用單指定的函數式程式設計語言,包括Clojure(針對數據結構,而非變數)、Erlang(相比Haskell,它接受多次指定,如果值相等的話)、F#、Haskell、Lava、OCaml、Oz(對用數據流變數,而非cell)、Racket(對於一些數據結構如列表,而非符號)、SASL、Scala(對於變數)、SISAL、Standard ML。非回溯的Prolog代碼可以被看作「明顯的」單指定,這裏明顯的含義為,它的(命名)變數可以顯式的處在未指定狀態,或只能準確的被設置一次。相反的,在Haskell中,沒有未指定變數,而所有變數可以看作在建立時就被隱式的設定了它的值(更精確的說是設置了計算對象在「在需要時」產生它的值)。
指定陳述式的回傳值
在一些程式語言中,指定敘述的整個陳述式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 程式語言中指定陳述式只會單純返回指定值,而允許這樣子的片語 x = y = a
,其中指定陳述式 y = a
返回值 a
,然後將值指定到 x
。在諸如 while ((ch = getchar()) != EOF) {…}
的陳述式中,函數的返回值可用於控制迴圈,同時將相同的值指定給變數 ch
。
在其它程式語言中例如 Scheme,指定陳述式的返回值是未定義的,而且這些片語無效。
在 Haskell 中沒有變數指定;但類似於指定的操作(如分配給數組的欄位或可變數據結構的欄位)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,因此不包含任何資訊。它通常是純粹為了副作用而評估的表達型別。
指定的變體形式
特定使用模式也非常常見,因此經常有支援它們的特殊語法。這些主要是減少原始碼冗長的語法糖,但也能輔助代碼讀者理解編程者的意圖,並提供給編譯器進行可能的最佳化的線索。
增廣指定
所賦予的值依賴於先前的值是很常見的,很多指令式語言,尤其是C及其主要衍生者,提供了叫做增廣指定的特殊算符,比如*=
,則a = 2*a
可以轉而寫為a *= 2
[5]。
鏈式指定
陳述式如w = x = y = z
叫做「鏈式指定」,其中z
的被賦給多個變數w
、x
和y
。鏈式指定經常用來初始化多個變數,比如a = b = c = d = f = 0
。
並列指定
一些程式語言,比如APL、Common Lisp[6]、Go[7]、JavaScript(自從1.7)、Lua、Maple、occam 2[8]、Perl[9]、PHP、Python[10]、REBOL、Ruby[11]、Windows PowerShell,允許多個變數被並列的指定,語法如下:
a, b := 0, 1
它同時指定0
到a
和1
到b
。這經常叫做並列(parallel)指定;它是CPL語言於1963年介入的,當時名字叫做同時(simultaneous)指定[12],有時也叫做多(multiple)指定,但這在與單(single)指定一起用時會產生混淆,因為它們不是對比的。如果指定的右手側是一個單一變數(比如一個陣列或結構),這個特徵就叫做解包(unpacking)[13]或解構(destructuring)指定[14]:
var list := {0, 1} a, b := list
這個列表將被解包使得指定0
至a
和1
至b
。進一步的:
a, b := b, a
對換a
和b
的值。在沒有並列指定的語言中,這必須通過臨時變數來書寫:
var t := a a := b b := t
因為a := b; b := a
將把a
和b
二者都指定為b
最初的值。
一些語言,比如Go和Python,將並列指定、元組和自動元組解包結合起來,允許從一個單一函數返回多個值,比如如下Python的例子:
def f():
return 1, 2
a, b = f()
而其他語言,比如C#,要求使用圓括號的顯式元組構造和解構,如下面例子這樣:
(a, b) = (b, a);
(string, int) f() => ("foo", 1);
var (a, b) = f();
這提供了從一個函數返回多個值要使用輸出參數的一種替代方式。這最早見於CLU語言(1974年),而CLU推動了一般的並列指定變得流行。
在C和C++中,逗號運算子,在允許多個指定出現在一個單一陳述式上類似於並列指定,寫a = 1, b = 2
替代a, b = 1, 2
。這主要用在for迴圈中,在其他語言比如Go中,被替代為並列指定[15]。但是上述C++代碼不確保完全的同時性,因為代碼a = b, b = a+1
的右側項是在左側項之後運算的。在語言如Python中,a, b = b, a+1
將並行的指定兩個變數,使用最初的a
的值來計算新b
的值.
指定與等式符號
標記法
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陳述式或設定運算子(它也具有值),這取決於語言用法。
variable = expression
Fortran, PL/I, C (和衍生者比如C++, Java等), Bourne shell, Python, Go (指定預先聲明的變數), R, Windows PowerShell等。 variable := expression
ALGOL (和衍生者), Simula, CPL, BCPL, Pascal[16] (和衍生者比如Modula), Mary, PL/M, Ada, Smalltalk, Eiffel[17][18], Oberon, Dylan[19], Seed7, Go (聲明和定義變數的捷徑)[20], Io, AMPL, ML[21], 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 variable <- expression
F#, OCaml, R, S variable <<- expression
R assign("variable", expression)
R variable ← expression
APL[22], Smalltalk variable =: expression
J LET variable = expression
BASIC let variable := expression
XQuery set variable to expression
AppleScript set variable = expression
C shell Set-Variable variable (expression)
Windows PowerShell variable : expression
Macsyma, Maxima, Rebol var variable expression
mIRC手稿語言 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,變數放在右側:
MOVE expression TO variable
COBOL expression → variable
TI-BASIC, Casio BASIC expression -> variable
BETA, R put expression into variable
LiveCode
一些面向運算式的語言比如 Lisp 和 Tcl,對所有陳述式(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
註釋
- ^ 1.0 1.1 1.2 Crossing borders: Explore functional programming with Haskell 互聯網檔案館的存檔,存檔日期November 19, 2010,., by Bruce Tate
- ^ Mitchell, John C. Concepts in programming languages. Cambridge University Press. 2003: 23 [3 January 2011]. ISBN 978-0-521-78098-8.
- ^ Imperative Programming Languages (IPL) (PDF). gwu.edu. [20 April 2018].
- ^ John C. Mitchell. Concepts in programming languages. Cambridge University Press. 2003: 81–82 [3 January 2011]. ISBN 978-0-521-78098-8.
- ^ 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.
- ^ CLHS: Macro SETF, PSETF. Common Lisp Hyperspec. LispWorks. [23 April 2019].
- ^ The Go Programming Language Specification: Assignments
- ^ INMOS Limited (編). Occam 2 Reference Manual. New Jersey: Prentice Hall. 1988. ISBN 0-13-629312-3.
- ^ Wall, Larry; Christiansen, Tom; Schwartz, Randal C. Perl Programming Language 2. Cambridge: O´Reilly. 1996. ISBN 1-56592-149-6.
- ^ Lutz, Mark. Python Programming Language 2. Sebastopol: O´Reilly. 2001. ISBN 0-596-00085-5.
- ^ Thomas, David; Hunt, Andrew. Programming Ruby: The Pragmatic Programmer's Guide. Upper Saddle River: Addison Wesley. 2001. ISBN 0-201-71089-7.
- ^ D.W. Barron et al., "The main features of CPL", Computer Journal 6:2:140 (1963). full text (subscription)
- ^ PEP 3132 -- Extended Iterable Unpacking. legacy.python.org. [20 April 2018].
- ^ Destructuring assignment. MDN Web Docs. [20 April 2018].
- ^ Effective Go: for, "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 --)."
- ^ Moore, Lawrie. Foundations of Programming with Pascal. New York: John Wiley & Sons. 1980. ISBN 0-470-26939-1.
- ^ Meyer, Bertrand. Eiffel the Language. Hemel Hempstead: Prentice Hall International(UK). 1992. ISBN 0-13-247925-7.
- ^ Wiener, Richard. An Object-Oriented Introduction to Computer Science Using Eiffel. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall. 1996. ISBN 0-13-183872-5.
- ^ Feinberg, Neal; Keene, Sonya E.; Mathews, Robert O.; Withington, P. Tucker. Dylan Programming. Massachusetts: Addison Wesley. 1997. ISBN 0-201-47976-1.
- ^ The Go Programming Language Specification - The Go Programming Language. golang.org. [20 April 2018].
- ^ Ullman, Jeffrey D. Elements of ML Programming: ML97 Edition. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall. 1998. ISBN 0-13-790387-1.
- ^ Iverson, Kenneth E. A Programming Language. John Wiley and Sons. 1962. ISBN 0-471-43014-5. (原始內容存檔於2009年6月4日).
- ^ Dybvig, R. Kent. The Scheme Programming Language: ANSI Scheme. New Jersey: Prentice Hall. 1996. ISBN 0-13-454646-6.
- ^ Smith, Jerry D. Introduction to Scheme. New Jersey: Prentice Hall. 1988. ISBN 0-13-496712-7.
- ^ Abelson, Harold; Sussman, Gerald Jay; Sussman, Julie. Structure and Interpretation of Computer Programs. New Jersey: McGraw-Hill. 1996. ISBN 0-07-000484-6.