Emacs之魂（四）：標識符，符號和變數
1. 符號
上文我們提到了Emacs Lisp是一種Lisp-2，
即同一個符號（symbol）在不同的上下文中，可以分別表示兩種不同的值（value）：變數（variable）或者函數（function），這裡符號（symbol）實際上是一個Lisp對象，而它的文本表示（textual representation）稱之為標識符（identifier）。
標識符，符號和變數，這三個概念如果不謹慎對待，就會造成混亂。
其它編程語言可能沒有「符號」的概念，這也是學習Lisp時容易困惑的原因之一。此外，這裡「符號」特指Lisp語言的「Symbol」，不能用漢語字面意思來理解它。標識符，是Lisp的上下文無關文法（context-free grammar）中的一個非終結符（nonterminal），
它是一種詞法結構，編譯器前端（compiler front-end）在進行詞法分析時會將標識符從字元流中識別出來。符號（symbol）是一個Lisp對象，它是一個數據結構，由以下4個部分組成，
（1）name：symbol的名字（2）value cell：作為一個動態變數，symbol的值（3）function cell：作為一個函數，它的函數值（4）property list：屬性列表標識符直接在Lisp代碼中出現，會被讀取為一個符號（symbol）， 然後在不同的上下文中，Lisp求值器會看情況取出value cell或者function cell的內容， 作為該符號（symbol）的值（value）。
如果某一個函數接受符號（symbol）而不是它的值（value）作為參數，我們就得引用（quote）它，
即，我們使用引用，可以創建一個符號（symbol）字面量（literal）。例如：symbol-name函數可以用來獲取符號（symbol）x的name，(symbol-name x)"x"
結合上一篇，我們總結如下，
（1）直接寫(foo bar bar)表示函數調用或者宏調用（2）加引用(foo bar bar)表示列表（3）直接寫x表示變數或者函數（4）加引用x表示符號（symbol）如果只是這樣的話，還很容易理解的，
可是value cell中只能保存動態變數，這一點理解起來就比較困難了。
「動態」是什麼意思呢？還要從變數的定義和類別說起。2. 全局變數和局部變數
Lisp提供了兩種定義變數的方式，defvar和let，
defvar用來定義全局變數，let用來定義局部變數。例子：
(defvar a "1")(let ((b "2")) (message "%s" b)) ; "2"(message "%s" a) ; "1"(message "%s" b) ; Error: Symbol』s value as variable is void: b
以上程序中，我們用defvar定義了全局變數a，和局部變數b。
message用於在Emacs的「echo area」中輸出內容，message的第一個參數是表示格式的字元串，第二個參數是待輸出的內容。Lisp用分號表示注釋。
為了執行這段程序，我們需要將它寫到Emacs的buffer中，然後按M-x再輸入eval-buffer回車，來求值整個緩衝區。
M-x表示按住alt鍵，然後再按x，該快捷鍵命令會將游標定位到echo area，等待用戶輸入一個函數名，我們輸入函數eval-buffer，它用來求值當前buffer，它還有一個別名為ev-b，可以記為M-x ev-b。注意，按M-x之後，我們不用輸入「M-x」，直接輸入函數名「ev-b」就可以了。
a在整個程序中可用，而變數b只在let範圍內可用。
3. 作用域和生存期
以上程序中，我們通過defvar和let，讓a的值為字元串"1"，b的值為字元串"2"，
defvar和let建立了兩個綁定（binding），將a綁定為"1"，b綁定為"2"。
The association between a variable and its value is called a binding.
——《Essentials of Programming Languages - P90》
變數除了可以分為全局變數和局部變數之外，還有另外兩方面的屬性，作用域（scope）和生存期（extent）。
作用域表示，在源代碼文本中，綁定在什麼地方（where）有效。 生存期表示，在程序執行的過程中，綁定在什麼時候（when）有效。
Emacs Lisp支持兩種形式的綁定，
動態綁定（dynamic binding）和靜態綁定（lexical binding）。動態綁定具有動態作用域和動態生存期，
動態作用域（dynamic scope），任何一段代碼都可能訪問變數的綁定，動態生存期（dynamic extent），只有在綁定結構（例如let）執行的過程中，綁定才有效。靜態綁定具有靜態作用域（也稱詞法作用域）和無限生存期，
詞法作用域（lexical scope），綁定在綁定結構的源代碼文本範圍中有效，無限生存期（indefinite extent），某些情況下，綁定可能永遠有效。幸運的是，Emacs Lisp同時支持這兩種綁定方式，否則很難直觀的理解它們，
默認情況下Emacs Lisp支持動態綁定，我們還可以為Emacs啟用靜態綁定規則。
3.1 動態綁定
例子：
(defvar x 0)(defun getx () x)(let ((x 1)) (getx)) ; 1(getx) ; 0
其中defun用於在Emacs Lisp中定義函數，以上代碼定義了一個getx無參數函數，
(getx)是對該函數的調用。在對getx進行的第一次調用時，函數中引用了自由變數x，Lisp要尋找程序執行期間對x最近的綁定，
let表達式中，getx調用之前對x的綁定，為1。第二次調用getx時，let表達式的執行已經結束了，它對任何變數的綁定都將銷毀，
getx，程序執行期間最近的對x的綁定，是(defvar x 0)對x的綁定，為0。
在Emacs Lisp中，每一個符號（symbol）都有一個value cell，表示變數的當前值（current dynamic value），當一個符號（symbol）被給定一個局部綁定時（dynamic local binding），Emacs會把原來的value cell記錄在一個棧上，然後把新值放入value cell中。當綁定結構（例如
let）執行完後，Emacs進行彈棧操作，取出舊的值放回value cell中。
注意，其他語言中的全局變數並不是動態綁定，考慮以下JavaScript代碼，
let x = 0;function getx(){ return x;}((x)=>{ getx(); // 0})(1);getx(); // 0
JavaScript的全局變數仍然是靜態綁定，第一個getx被調用時，並不會攜帶x的任何信息過去。
getx總是從源代碼文本範圍內尋找x，JavaScript對變數採用的是靜態綁定。3.2 靜態綁定
例子：
; -*- lexical-binding: t -*-(setq test (let ((foo "bar")) (lambda () foo)))(let ((foo "something-else")) (funcall test)) ; "bar"(funcall test) ; "bar"
其中，; -*- lexical-binding: t -*-是Emacs的文件變數（file variable），
在調用test函數時，函數中引用的自由變數foo，總是從源代碼文本範圍內離該函數最近的位置尋找，
(lambda () foo)外層let中綁定的"bar"，所以兩次對test的調用，結果都是"bar"。
在Emacs Lisp中，每一個綁定結構都會創建一個新的詞法環境（lexical environment），在這個環境中，保存了變數名和它所對應值之間的對應關係（即，綁定關係），當Lisp求值器對某個符號（symbol）求值的時候，它首先從詞法環境中尋找值，如果找到了，就用這個值。否則就認為這個符號（symbol）是一個動態變數，讀取符號（symbol）的value cell作為變數的值。
4. 全局變數的動態性質
（1）動態綁定變數的值總是從符號（symbol）的value cell中獲取，而靜態綁定變數的值從詞法環境中獲取。
所以，無法使用symbol-value獲取靜態綁定變數的值。
; -*- lexical-binding: t -*-(let ((x 1)) (symbol-value x)) ; Symbol』s value as variable is void: x
（2）即使啟用了變數的靜態綁定規則，全局變數仍然是動態綁定的。 let並沒有引入新的靜態變數x，而是，建立了局部動態變數x，然後用局部動態變數遮擋了全局動態變數的值。
; -*- lexical-binding: t -*-(setq test (let ((x 1)) (lambda () x)))(funcall test) ; 1; -*- lexical-binding: t -*-(defvar x 0)(setq test (let ((x 1)) (lambda () x)))(funcall test) ; 0
以上兩段程序都啟用了靜態綁定規則，第一段程序中的x是靜態綁定的，
x是全局變數，使用defvar定義了，所以它是動態綁定的。在進行試驗時，需要在全新的buffer中，分別測試，
否則(defvar x 0)一旦執行，即使再重新M-x eval-buffer，x的值已經被定義了。
參考
GNU Emacs manual
GNU Emacs Lisp Reference Manual Essentials of Programming Languages推薦閱讀：