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Yaklang中的闭包与side-effect

之前的文章中曾经和大家讨论过Yaklang对块作用域的处理

（前文指路：抱歉占用公共资源，大家别猜啦，我们在一起了@Yaker）

而在Yaklang中，对于有特殊性质的闭包，也有着独特的方法进行处理⬇️

先看如下的代码： 

package main
func main(){    a := 1    f := func(){        b := a                // freevalue        println(b)        a = 2                // side-effect    }    f()     println(a) // 2}

上述代码展示了闭包中的变量可能会出现的两种情况：

  • 查找一个外部作用域中的变量
  • 修改一个外部作用域中的变量

我们将未在闭包作用域中定义的 “a” 被称为freevalue，而通过 freevalue 对外部变量的影响则被称为 side-effect 。

可以通过 yaklang 编译上述代码，输出结果如下： 

package: main library@inittype: () ->entry-0:
extern type:maintype: () -> nullentry-0:        <any> t28 = undefined-println        <null> t26 = call <() -> null> AnonymousFunc-2 () binding[<number> 1] member[]        <number> t27 = side-effect <number> 2 [a] by <null> t26        <any> t29 = call <any> t28 (<number> t27) binding[] member[]
extern type:AnonymousFunc-2freeValue: a:(20)a, println:(21)printlnsideEffects: atype: () -> nullentry-0:        jump -> b-1b-1: <- entry-0        <any> t22 = call <any> println (<number> a) binding[] member[]        jump -> b-2b-2: <- b-1
extern type:

这里的AnonymousFunc-2 就是源码中的闭包函数，可以发现 yaklang 生成了一个名为 side-effect <number> 2 [a] by <null> t26 的特殊右值，这个右值和普通的 <number> 2 没什么不同，只是为了说明该右值源自于闭包函数AnonymousFunc-2 对外部作用域的影响。

通过将 side-effect 描述为右值，就可以将闭包函数对外部的影响给简化为一条或者多条赋值语句，等效为如下代码： 

package main
func main(){    a := 1    a = 2    println(a) // 2}

上述的处理已经可以应付大多数情况下的 side-effect 了，但 side-effect 还有两个特殊的特性：绑定和继承。

具体可以看如下代码： 

package main
func main() {    a := 1    f1 := func() {        a = 2    }    f2 := func() {        f1() // f2继承f1的side-effect    }    f2()    println(a) // side-effect(a,2)}
package main
func main() {    a := 1 // f1将绑定a,绑定值由闭包定义的位置决定与调用位置无关    f1 := func() {        a = 2     }    {        a := 3        f1()        println(a) // 3    }    println(a) // side-effect(a,2)}

在 yaklang 的处理中，side-effect 将被记录在 FunctionType 中，成为闭包的一个属性。通过继承闭包的 FunctionType 即可实现 side-effect 的继承。

相对较难处理的是 side-effect 的绑定机制，这里采用了延迟使用 side-effect 的方式：生成好的 side-effect 暂时不会放入作用域中，当前作用域为a := 1 的子作用域时才会将 side-effect 放入。

我们可以分别编译上述两个案例，编译后的 ssa 如下： 

package: main library@inittype: () ->entry-0:
extern type:maintype: () -> nullentry-0:        <null> t36 = call <() -> null> AnonymousFunc-3 () binding[<number> 1, <() -> null> AnonymousFunc-2] member[]        <any> t37 = side-effect <number> 2 [a] by <null> t36        <number, error> t39 = call <func(...interface {}) (int, error)> println (<any> t37) binding[] member[]
extern type:AnonymousFunc-2freeValue: a:(21)asideEffects: atype: () -> nullentry-0:        jump -> b-1b-1: <- entry-0        jump -> b-2b-2: <- b-1
extern type:AnonymousFunc-3freeValue: f1:(29)f1, a:(32)asideEffects: a // 继承自AnonymousFunc-2type: () -> nullentry-0:        jump -> b-1b-1: <- entry-0        <null> t30 = call <() -> null> f1 () binding[<number> a] member[]        <any> t33 = side-effect <number> 2 [a] by <null> t30        jump -> b-2b-2: <- b-1
extern type:error:
  • AnonymousFunc-3 中不存在变量a，其中的 sideEffects a 继承自 AnonymousFunc-2 
package: main library@inittype: () ->entry-0:
extern type:mainsideEffects: atype: () -> nullentry-0:        jump -> b-1b-1: <- entry-0        <null> t27 = call <() -> null> AnonymousFunc-2 () binding[<number> 3] member[]        <any> t28 = side-effect <number> 2 [a] by <null> t27 // 生成side-effect但暂时不会使用        <number, error> t30 = call <func(...interface {}) (int, error)> println (<number> 3) binding[] member[]        jump -> b-2b-2: <- b-1        <number, error> t33 = call <func(...interface {}) (int, error)> println (<any> t28) binding[] member[]
extern type:AnonymousFunc-2freeValue: a:(21)asideEffects: atype: () -> nullentry-0:        jump -> b-1b-1: <- entry-0        jump -> b-2b-2: <- b-1
extern type:error:
  • 由于 side-effect 不在当前作用域中，因此第一个 println 查找到常量'3'，第二个 println 属于 entry-0 的子作用域，可以查找到 side-effect

当前版本的 yaklang 已经能处理大多数情况下的 side-effect 了，但某些 side-effect 与 phi 值结合出现的问题还需要解决： 

package main
func main(){    a := 0    f := func() {        if true {            a = 2        }else{
        }        println(a) // phi(freevalue,2)    }    a = 1    f()    println(a) // phi(1,2)    a = 2    f()    println(a) // phi(2,2)}

在这个样例中的 f 可能生成 side-effect 也可能不生成，因此应该生成一个phi(freevalue,2)。而 freevalue 只是一个占位符，它将在该闭包被调用时替换为绑定变量在当前作用域中的值。

关于更多SSA闭包特性内容，可以参考SSA To相关文档: https://ssa.to/static-analysis-guide/deep-dive-into-ssa-closure

END

 YAK官方资源

Yak 语言官方教程：
https://yaklang.com/docs/intro/
Yakit视频教程：
https://space.bilibili.com/437503777
Github下载地址：
https://github.com/yaklang/yakit
Yakit官网下载地址：
https://yaklang.com/
Yakit安装文档：
https://yaklang.com/products/download_and_install
Yakit使用文档：
https://yaklang.com/products/intro/
常见问题速查：
https://yaklang.com/products/FAQ