`let` 在 Clojure 中是如何实现的，它的开销是多少？

Posted 2023-02-22

【中文标题】`let` 在 Clojure 中是如何实现的，它的开销是多少？

【英文标题】：How is `let` implemented in Clojure and what is its overhead?

【发布时间】：2012-05-23 14:19:32

【问题描述】：

我可以看到两种实现let 绑定的方法。首先，从SICP 得知，let 可以实现为 lambda 函数。这既方便又简单，但考虑到每个 lambda (fn) 在 JVM 中被翻译成单独的类以及let 在普通程序中使用的次数，这似乎非常非常昂贵。

其次，let 绑定可以直接翻译成本地 Java 变量。这几乎没有开销，但是将绑定存储在堆栈上会破坏语言语义：在这种情况下，创建闭包是不可能的 - 保存的值将在堆栈展开后立即被销毁。

那么 Clojure 中使用的实际实现是什么？指向 Clojure 源代码中的相应行表示赞赏。

【参考方案1】：

let-bound 变量作为 final 本地值存储在堆栈中。

由于它们是最终的，如果需要，它们可以绑定到闭包中（这类似于在 Java 的匿名内部类中使用最终局部变量的方式）。在底层，JVM 将值复制到代表闭包的对象中（它被存储为最终字段）。因此，即使在堆栈帧消失后，闭包仍然有效。

总体而言，let-bound 变量的开销极低，从性能角度来看，您应该毫不犹豫地使用它们。在 JVM 上可能再好不过了。

【讨论】：

所以我知道闭包对象仅在需要时创建（并将最终变量复制到其中），并且对于简单的情况，vars 仅保留在堆栈上？

是的，这就是它的工作原理。如果你有兴趣，你可以去挖掘一下：github.com/clojure/clojure/blob/master/src/jvm/clojure/lang/…（虽然要弄清楚 Clojure 的编译器在做什么并不是特别容易，但有很多“魔法”）

@ffriend Java 具有块范围的变量（与方法范围相反）。我没有看过 Clojure 编译器做了什么，但似乎 let 可以简单地通过包含最终变量的代码块来实现。我不确定你为什么认为它会通过闭包来实现。

@AlexandreJasmin：块范围的变量不是存储在堆栈上吗？在这种情况下，问题仍然存在：堆栈展开后，这些变量将不可用。因此，为了稍后获取它们的值，它们将被复制到内存中的某个位置，例如在闭包对象中（闭包只是一些 Lisp 实现的方式，在 Java 中它可能是任何其他类型的对象）。我猜想仅在需要时才创建用于存储这些变量的其他对象，但不确定。 mikera 的回答更清楚地说明了这一点。

@ffriend Java 中的匿名内部类关闭最终变量和最终方法参数。我想我的观点是 lambda（匿名类）实例将维护封闭变量的副本。 let 特别不应该包含任何东西，但范围内的最终变量初始化。然后我又没有看编译器实际上在做什么......

【参考方案2】：

局部变量是指针，分配在栈上，指向堆上的值/对象。指针超出范围，但只要闭包保留指向它的指针，对象就会保持活动状态。