R中独特的封闭环境、功能环境等

Question

关于函数的不同环境，我有几个问题。以下列例子为例：

environment(sd)
# <environment: namespace:stats>

名称空间:stats是否指向函数sd的封闭环境？

pryr::where(sd) 
# <environment: package:stats>

package:stats指向函数sd的绑定环境吗？

根据高级R，哈德利韦翰的说法：“封闭环境属于函数，永远不会改变.”

但是，功能的封闭环境可以更改如下：

new.env <- new.env()
environment(f) <- new.env

函数的环境属性指示函数的执行环境，对吗？一篇关于R在环境中发现东西的在线文章

总结我的问题：

1. 我们真的可以改变一个函数的封闭环境吗？
2. stats包的这两种不同环境是什么？
3. 功能的环境是什么？

它类似于之前的一篇文章在这里。

Answer 1

TLDR：

1. 实际上，您可以改变封闭的环境。Hadley可能在谈论打包的函数。
2. 封闭和绑定环境。你是对的。
3. 这就是执行环境。它只存在于函数运行的时间。

功能环境

在讨论函数时，您必须区分4种不同的环境：

• 绑定环境是查找函数的环境(即它的名称存在的地方)。这是完成对象与其名称的实际绑定的地方。find()为您提供绑定环境。
• 封装环境是最初创建函数的环境。这不一定与绑定环境相同(参见下面的示例)。environment()为您提供了封闭的环境。
• 本地环境是函数中的环境。你把这叫做执行环境。
• 父框架或调用环境是调用函数的环境。

，为什么这很重要，

每个环境都有特定的功能：

• 绑定环境是找到函数的环境。
• 本地环境是R查找对象的第一个环境。
• 一般的规则是:如果R没有在本地环境中找到一个对象，那么它就在封闭的环境中查找，等等。最后一个封闭环境总是emptyenv()。
• 父框架是R查找作为参数传递的对象的值的地方。

您可以更改封闭环境

实际上，您可以改变封闭的环境。它是包中函数的封闭环境，您不能更改它。在这种情况下，您不需要更改封闭环境，而是在新环境中创建一个副本：

> ls()
character(0)
> environment(sd)
<environment: namespace:stats>
> environment(sd) <- globalenv()
> environment(sd)
<environment: R_GlobalEnv>
> ls()
[1] "sd"
> find("sd")
[1] ".GlobalEnv"    "package:stats" # two functions sd now
> rm(sd)
> environment(sd)
<environment: namespace:stats>

在这种情况下，第二个sd将全局环境作为封装和绑定环境，但是原始的sd仍然存在于包环境中，其封闭环境仍然是该包的命名空间。

当您执行以下操作时，可能会出现混淆：

> f <- sd
> environment(f)
<environment: namespace:stats>
> find("f")
[1] ".GlobalEnv"

这里发生了什么？封闭环境仍然是命名空间''stats'‘。这就是创建函数的地方。然而，绑定环境现在是全球环境。这就是名称"f“绑定到对象的地方。

我们可以将封闭环境更改为一个新的环境e。如果现在检查，则封闭环境变为e，但e本身是空的。f仍然绑定在全球环境中。

> e <- new.env()
> e
<environment: 0x000000001852e0a8>
> environment(f) <- e
> find("f")
[1] ".GlobalEnv"
> environment(f)
<environment: 0x000000001852e0a8>
> ls(e)
character(0)

e的封闭环境是全球环境。因此，f的工作方式仍然好像它的外壳是全球环境。环境e包含在其中，因此如果在e中找不到什么东西，则函数将在全局环境中查找，依此类推。

但是因为e是一个环境，R调用了一个父环境。

> parent.env(e)
<environment: R_GlobalEnv>
> f(1:3)
[1] 1 

名称空间和包环境

这个原则也是软件包使用的“技巧”：

• 函数是在命名空间中创建的。这是一个被其他导入包的命名空间所包围的环境，最终也是全局环境。
• 函数的绑定是在包环境中创建的。这是一个包含全局环境和可能的其他包的环境。

这样做的原因很简单:对象只能在您所处的环境中或在其封闭的环境中找到。

• 函数必须能够找到其他函数(对象)，因此本地环境必须包含它导入的其他包的名称空间、基本包，最后是全局环境。
• 必须从全局环境中找到函数。因此，绑定(即函数的名称)必须位于被全局环境包围的环境中。这是包环境(不是名称空间！)

一个例子：

​

​

现在假设您创建了一个以空环境作为父环境的环境。如果您将此用作函数的封闭环境，则不再起作用。因为现在您绕过了所有的包环境，所以再也找不到一个函数了。

> orphan <- new.env(parent = emptyenv())
> environment(f) <- orphan
> f(1:3)
Error in sqrt(var(if (is.vector(x) || is.factor(x)) x else as.double(x),  : 
  could not find function "sqrt"

父帧

这才是有趣的地方。父框架或调用环境是查找作为参数传递的值的环境。但是父框架可以是另一个函数的本地环境。在这种情况下，R首先在另一个函数的本地环境中查找，然后在调用函数的封闭环境中，然后一直到全局环境，即附加包的环境，直到它到达空环境。这就是“找不到的对象”bug睡觉的地方。

Answer 2

environment(function)给出了函数的封闭环境(即闭包)，该环境被指定为指向定义函数的环境的指针。这个约定称为词法作用域，它允许您使用模式(如工厂函数)。下面是一个简单的例子

factory <- function(){
    # get a reference to the current environment -- i.e. the environment 
    # that was created when the function `factory` was called.
    envir = environment()
    data <- 0
    add <- function(x=1){
        # we can use the lexical scoping assignment operator to re-assign the value of data
        data <<- data + x
        # return the value of the lexically scoped variable `data`
        return(data)
    }
    return(list(envir=envir,add=add))
}

L = factory()

# check that the environment for L$add is the environment in which it was created
identical(L$envir,environment(L$add))
#> TRUE

L$add()
#> 1
L$add(3)
#> 4

请注意，我们可以使用data重新分配封闭环境中的assign()值，如下所示：

assign("data",100,L$envir)
L$add()
#> 101

此外，当我们再次调用函数factory()时，将创建另一个新环境，并将其分配为函数调用中定义的函数的闭包，这使得我们必须将foo$add()函式作用域分离到它们自己的单独环境中：

M = factory()
M$add()
#> 1
#> 2
L$add()
#> 102

上面的工厂函数通过继续搜索变量(以及使用作用域赋值操作符)来说明函数与其包围环境之间的链接，而下面的函数通过承诺说明本地环境和调用框架之间的链接，这就是R在函数调用中传递变量的方式。

具体来说，当您调用一个函数时，R会为传递的变量和表达式的值创建承诺。当参数为force()'d或使用参数时，通过在调用环境中评估允诺来传递(复制)变量/表达式中的这些值--而不是更快！

例如，这个工厂函数接受一个作为承诺存储的参数，直到调用返回的函数为止：

factory2 <- function(x){
    out <-function(){
         return(x)
    }
    return(out)
}

现在，在某些情况下，factory2的行为是直观的：

y = 1
f = factory2(y)
f()
#> 1

但在其他情况下却并非如此：

y = 1
h = factory2(y)
y = 2
h()
#> 2

因为对表达式y的承诺在调用h()之前是不计算的，在第二个示例中，y的值是2！当然，既然通过允诺评估将值从调用环境复制到本地环境中，更改y的值不会影响h()返回的值。

y = 3
h()
#> 2