# Julia语言反直觉的循环迭代作用域

## 体验

趁着`Julia 1.0`发布的东风，今天（2018年08月13日）玩了一把`Julia`。总体感觉像是一个融合了`Python`与`MATLAB`中数值计算相关的便利、支持（但不强求）静态类型、没有`MATLAB`的历史包袱，舍弃了`Python`中为通用程序设计提供的一些特点（从而在做计算时比Python更方便），专注于数值计算和技术分析的语言。从目前的性能体验来看，广告中说的“不需要向量化代码也能达到类似C的速度”并不是吹牛。

缺点是目前1.0版本还是太新。大约半年到一年前的文档/教程们出现了大面积的与1.0不兼容的情况。绘图库虽然有不少，但居然有将近半数编译不出来（内置包管理器下载的是源码，需要编译），让人不得的怀疑这个1.0版本是不是赶工期了。

## 正题

前面说了，`Julia`语法给人的感觉像是了`Python`与`MATLAB`的融合，但毕竟还是有不同的。很尴尬的一点是，正是由于学习的太自然，遇到问题时反而让人更难跳出以前的经验。比如下面这个循环：

<code julia>
y = 30;
for i=1:10
    println(y + i)
end
</code>

乍一看几乎看不来是什么语言，运行也很正常。然后，我们经常需要在循环中迭代修改某数的值：

<code julia>
y = 30;
for i=1:10
    y = y + i
end
</code>

简单朴素，直截了当地……出错了……


```
ERROR: LoadError: UndefVarError: y not defined
Stacktrace:
 [1] top-level scope at /Users/metorm/dev/Quasi1DSRMCFD/test.jl:3 [inlined]
 [2] top-level scope at ./none:0
 [3] include_string(::Module, ::String, ::String) at ./loading.jl:1002
 [4] (::getfield(Atom, Symbol("##120#124")){String,String,Module})() at /Users/metorm/.julia/packages/Atom/jJn7Y/src/eval.jl:117
 [5] withpath(::getfield(Atom, Symbol("##120#124")){String,String,Module}, ::String) at /Users/metorm/.julia/packages/CodeTools/8CjYJ/src/utils.jl:30
 [6] withpath at /Users/metorm/.julia/packages/Atom/jJn7Y/src/eval.jl:46 [inlined]
 [7] #119 at /Users/metorm/.julia/packages/Atom/jJn7Y/src/eval.jl:114 [inlined]
 [8] hideprompt(::getfield(Atom, Symbol("##119#123")){String,String,Module}) at /Users/metorm/.julia/packages/Atom/jJn7Y/src/repl.jl:76
 [9] macro expansion at /Users/metorm/.julia/packages/Atom/jJn7Y/src/eval.jl:113 [inlined]
 [10] (::getfield(Atom, Symbol("##118#122")){Dict{String,Any}})() at ./task.jl:85
in expression starting at /Users/metorm/dev/Quasi1DSRMCFD/test.jl:2
```

> 错误信息太复杂，这是目前的又一个缺点

`y`怎么能是未定义呢？前面一个循环运行的好好的，说明循环中按规则是可以访问到`y`的。难道还有只读什么的问题？但是读写问题那也不该报未定义错误。

再测试：
<code julia>
y = 30;
for i=1:10
    print(i)
    y = y + i
end
</code>
依然报错，但我注意到了一个细节：报错总是在循环中试图迭代式修改y，且第一次访问`y`的出现在修改`y`之前时候出现。比如上面的代码，第一次`print(i)`是可以执行的，而下面这样写就不会报错：
<code julia>
y = 30;
for i=1:10
    y=i
    print(i)
    y = y + i
end
</code>

翻文档。这么普遍的用法，文档里面居然没有专门说明。不过我还是找到了一句貌似相关的解释：
> For 循环及 Comprehensions 有特殊的行为：在其中声明的新变量，都会在每次循环中重新声明。

这样解释起来，那就是我所以为的迭代式修改，并不是在**修改**`y`——按`Julia`的逻辑，`y`只是某个值的一个别名——而使用重新声明了一个名叫`y`的变量，在循环作用域内覆盖掉了外面的`y`的定义。由于变量的作用域是按块来的，这么一声明，造成了整个循环体中的`y`指代的都是这个新变量（恰好与外面的`y`重名而已，实际上完全无关）。这时候我再用那个迭代式赋值的话，就相**当于让一个未定义的变量给自己赋值**，自然会出错。
> 晕了的话，去上面再看看代码。

最后一版程序中，循环中同样新声明了一个`y`，但它的初始化是正常地用`i`进行的，所以不会出错。运行结果也证明，里面的`y`与外面的`y`完全没有关系：
<code julia>
y = 30;
for i=1:10
    y=i
    print(i)
    y = y + i
end

---

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
30
</code>

当然，最后一个写法，仅仅是没出错而已，根本没有达到迭代更新的目的。如果要实现本来预想的流程，可以用`global`语句：声明`global x`使得`x`引入当前作用域和更内层的作用域。

<code julia>
y = 30
for i=1:10
    global y;
    println(y)
    y = y + i
end

---

30
31
33
36
40
45
51
58
66
75
</code>

此外可以看出，`Julia`虽然看上去是一个脚本语言，是实际上并不是像`MATLAB`一样老老实实一行一行解析的，而是首先经过了一次从头到尾的预处理——否则运行到第一次读取`y`的时候，怎么就知道后面我又声明了一个`y`呢？