3.2.3 Quadros como Repositório de Estado Local
Podemos recorrer ao modelo de ambiente para ver como funções e atribuição podem ser usados para representar objetos com estado local. Como exemplo, considere o "processador de saque" da seção 3.1.1 criado chamando a função
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Vamos descrever a avaliação de
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seguido de
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A Figura 3.6 mostra o resultado de declarar a função make_withdraw no ambiente do programa. Isso produz um objeto de função que contém um ponteiro para o ambiente do programa. Até aqui, isso não é diferente dos exemplos que já vimos, exceto que a expressão de retorno no corpo da função é ela mesma uma expressão lambda.
Figura 3.6: Resultado de definir make_withdraw no ambiente do programa.
A parte interessante da computação acontece quando aplicamos a função make_withdraw a um argumento:
const W1 = make_withdraw(100);
Começamos, como de costume, configurando um ambiente E1 no qual o parâmetro balance está vinculado ao argumento 100. Dentro deste ambiente, avaliamos o corpo de make_withdraw, a saber, a instrução return cuja expressão de retorno é uma expressão lambda. A avaliação desta expressão lambda constrói um novo objeto de função, cujo código é especificado pela expressão lambda e cujo ambiente é E1, o ambiente no qual a expressão lambda foi avaliada para produzir a função. O objeto de função resultante é o valor retornado pela chamada a make_withdraw. Isso é vinculado a W1 no ambiente do programa, já que a declaração de constante em si está sendo avaliada no ambiente do programa. A Figura 3.7 mostra a estrutura de ambiente resultante.
Figura 3.7: Resultado da avaliação de const W1 = make_withdraw(100);
Agora podemos analisar o que acontece quando W1 é aplicado a um argumento:
W1(50);
Começamos construindo um quadro no qual amount, o parâmetro de W1, está vinculado ao argumento 50. O ponto crucial a observar é que este quadro tem como seu ambiente envolvente não o ambiente do programa, mas sim o ambiente E1, porque este é o ambiente especificado pelo objeto de função W1. Dentro deste novo ambiente, avaliamos o corpo da função:
if (balance >= amount) {
balance = balance - amount;
return balance;
} else {
return "insufficient funds";
}
A estrutura de ambiente resultante é mostrada na figura 3.8. A expressão sendo avaliada referencia tanto amount quanto balance. A variável amount será encontrada no primeiro quadro no ambiente, e balance será encontrado seguindo o ponteiro do ambiente envolvente para E1.
Figura 3.8: Ambientes criados pela aplicação do objeto de função W1.
Quando a atribuição é executada, a vinculação de balance em E1 é alterada. Ao término da chamada a W1, balance é 50, e o quadro que contém balance ainda está apontado pelo objeto de função W1. O quadro que vincula amount (no qual executamos o código que alterou balance) não é mais relevante, já que a chamada de função que o construiu terminou, e não há ponteiros para esse quadro de outras partes do ambiente. Na próxima vez que W1 for chamado, isso construirá um novo quadro que vincula amount e cujo ambiente envolvente é E1. Vemos que E1 serve como o "lugar" que mantém a variável de estado local para o objeto de função W1. A Figura 3.9 mostra a situação após a chamada a W1.
Figura 3.9: Ambientes após a chamada a W1.
Observe o que acontece quando criamos um segundo objeto "withdraw" fazendo outra chamada a make_withdraw:
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Isso produz a estrutura de ambiente da figura 3.10, que mostra que W2 é um objeto de função, isto é, um par com algum código e um ambiente. O ambiente E2 para W2 foi criado pela chamada a make_withdraw. Ele contém um quadro com sua própria vinculação local para balance. Por outro lado, W1 e W2 têm o mesmo código: o código especificado pela expressão lambda no corpo de make_withdraw.1 Vemos aqui por que W1 e W2 se comportam como objetos independentes. Chamadas a W1 referenciam a variável de estado balance armazenada em E1, enquanto chamadas a W2 referenciam o balance armazenado em E2. Assim, mudanças no estado local de um objeto não afetam o outro objeto.
Figura 3.10: Usando const W2 = make_withdraw(100); para criar um segundo objeto.
Exercício 3.10
Na função make_withdraw, a variável local balance é criada como um parâmetro de make_withdraw. Também poderíamos criar a variável de estado local separadamente, usando o que podemos chamar de expressão lambda invocada imediatamente, da seguinte forma:
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A expressão lambda externa é invocada imediatamente após ser avaliada. Seu único propósito é criar uma variável local balance e inicializá-la para initial_amount.
Use o modelo de ambiente para analisar esta versão alternativa de make_withdraw, desenhando figuras como as acima para ilustrar as interações
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Mostre que as duas versões de make_withdraw criam objetos com o mesmo comportamento. Como as estruturas de ambiente diferem para as duas versões?
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