3.8.2. Динамическая область видимости

Область видимости переменных в таких языках как APL, SNOBOL4 и ранние версии языка LISP является динамической. Динамический обзор данных опирается на последовательность вызова подпрограмм, а не на их пространственную взаимосвязь. Следовательно, область видимости можно определить только во время вы­полнения программы.

Рассмотрим повторно процедуру big из п. 3.8.1. Предположим, что правила динамического обзора данных применимы к нелокальным ссылкам. Значение идентификатора x, к которому обращается подпрограмма sub1, – динамическое, оно не может определяться во время компиляции. В зависимости от последовательности вызовов это значение может относиться к переменной из предыдущего объявления переменной х.

Для того чтобы определить корректное значение переменной x во время выполнения программы, можно начать его поиск среди локальных объявлений. Этим же способом начинается поиск и при статическом обзоре данных, правда, на этом их сходство закан­чивается. При неудачном завершении поиска среди локальных объявлений рассматрива­ются объявления динамического родителя, или вызывающей процедуры. Если объявле­ние переменной x не будет найдено и там, то поиск продолжается в динамическом роди­теле этой процедуры, и так далее, пока не будет найдено объявление переменной x. Если оно не будет найдено ни в одном из динамических предков, то это будет ошибкой перио­да выполнения программы.

Рассмотрим две различные последовательности вызовов процедуры sub1 в указанном примере. Предположим, что в первом случае процедура big обращается к процедуре sub2, которая вызывает процедуру subl. При этом поиск перейдет от локальной процедуры subl к вызывающей ее процедуре sub2, в которой находится объявление переменной x. Таким образом, в данном случае обращение к переменной x в процедуре subl будет обращением к переменной x процедуры sub2. Пусть теперь во втором случае про­цедура subl вызывается непосредственно из процедуры big. При этом динамическим родителем процедуры subl является процедура big, и обращение будет направлено к переменной x, объявленной в процедуре big.

Воздействие динамического обзора данных на программирование значительно. Кор­ректные атрибуты нелокальных переменных, видимые операторам программы, невоз­можно определить статически. Опе­ратор подпрограммы, содержащей ссылки на нелокальные переменные, во время раз­личных вызовов этой подпрограммы может обращаться к различным нелокальным переменным. Некоторые проблемы программирования связаны непосредственно с дина­мическим обзором данных.

Во-первых, в период между вызовом подпрограммы и ее завершением в ней видны все локальные переменные вызывающей подпрограммы (и всех ее динамических предков), вне за­висимости от их близости. От такой общедоступности локальных перемен­ных нет защиты. Подпрограммы всегда выполняются в непосредственной среде вызы­вающей программы; следовательно, использование динамического обзора данных поро­ждает менее надежные программы, чем использование статического обзора.

Второй проблемой, связанной с динамическим обзором данных, является невозмож­ность статической проверки типов при обращении к нелокальным переменным. Это про­исходит из-за невозможности статически определить объявление переменной, на кото­рую ссылаются как на нелокальную.

Использование динамического обзора данных также затрудняет чтение программ, по­скольку для определения нелокальных переменных, на которые имеются ссылки, должна быть известна последовательность вызова подпрограмм. Если программу читает человек, то определить последнее практически невозможно.

Также отметим, что обращение к нелокальным переменным в языках с дина­мическим обзором данных происходит значительно медленнее, чем обращение в языках со статическим обзором.

С другой стороны, у динамического обзора данных есть и достоинства. В некоторых случаях параметры, передаваемые от одной подпрограммы к другой, являются простыми переменными, определяемыми в вызывающем модуле. В языках с динамическим обзо­ром данных не требуется передачи ни одной из этих переменных, поскольку все они не­явно видимы в вызываемой подпрограмме.

Причины более широкого распространения статического обзора данных состоят в том, что программы на языках со статическим обзором данных легче чи­тать, они надежнее и выполняются быстрее, чем аналогичные программы на языках, ис­пользующих динамический обзор. Именно поэтому в большинстве современных диалектов языка LISP динамический обзор данных был заменен статическим.