R開發 part7 環境空間

學習筆記，僅供參考，有錯必糾

環境空間是r語言中關於計算機方面的底層設計，主要用於r語言的環境載入器。通過環境空間，封裝了載入器的執行過程，讓使用者在不知道底層細節的情況下，可以任意載入使用到的第三方r語言程式包。

在r語言中，不管是變數、物件或者函式，都存在於r的環境空間中，r程式在執行時變數、函式都有自己的執行時空間。r語言的環境（environment）是由核心定義的乙個資料結構，由一系列、有層次關係的框架（frame）組成，每個環境對應乙個框架，用來區別不同的執行時空間（scope）。

環境空間有一些特徵，比如每個環境空間要有唯一的名字；環境空間是引用型別，非賦值型別；環境空間都有父環境空間，空環境空間是最頂層的環境空間，沒有父空間；子環境空間會繼承父環境空間的變數等。

建立乙個空間

通過new.env()函式可以建立乙個新的環境。

語法：

new.env(hash = true, parent = parent.frame(), size = 29l)

hash預設值是true，使用hash table的結構，parent指定要建立環境的父環境，size是指初始化環境空間的大小。

建立乙個新環境：

r>e1 <- new.env()
r>e1
r>class(e1)
[1] "environment"
r>otype(e1)
[1] "base"

e1環境中定義乙個變數：

r>#定義變數a
r>e1$a <- 10
r>#輸出變數a
r>e1$a
[1] 10
r>#列出當前環境中的變數
r>ls()
[1] "a"       "b"       "e1"      "i"       "myl"     "track_a" "x"       "y"      
[9] "z"      
r>#列出e1環境中的變數
r>ls(e1)
[1] "a"

環境空間的層次結構

r語言的環境空間是一種有層次關係的結構，每個環境都有上一層環境，直到最頂層的空環境。r語言中有5種環境的定義，即全域性環境、內部環境、父環境、空環境和包環境。

r># 當前環境
r>environment()
r># 內部環境
r>e1 <- new.env()
r>e1
r># 父環境
r>parent.env(e1)
r># 空環境
r>emptyenv()
r># 包環境
r>baseenv()

用search函式檢視當前環境中載入的r包：

r># 檢視環境空間
r>search()
[1] ".globalenv"        "package:pryr"      "tools:rstudio"     "package:stats"    
[5] "package:graphics"  "package:grdevices" "package:utils"     "package:datasets" 
[9] "package:methods"   "autoloads"         "package:base"     
r>.globalenv

檢視父環境空間：

r>#檢視e1環境的父環境空間
r>parent.env(e1)
r>#檢視當前環境的父環境空間
r>parent.env(environment())
attr(,"name")
[1] "package:pryr"
attr(,"path")
[1] "f:/software/r-3.6.2/library/pryr"
r>#檢視base包環境的父環境空間
r>parent.env(baseenv())
r>#檢視空環境的父環境空間
r>parent.env(emptyenv())
error in parent.env(emptyenv()) : the empty environment has no parent
r>#因沒有父環境,所以出現錯誤

既然環境空間是有層次關係的，那麼我們列印這個層次結構，從自定義的e1環境到最上層的空環境：

parent.call <- function(e) 
}parent.call(e1)
#輸出attr(,"name")
[1] "package:pryr"
attr(,"path")
[1] "f:/software/r-3.6.2/library/pryr"
attr(,"name")
[1] "tools:rstudio"
attr(,"name")
[1] "package:stats"
attr(,"path")
[1] "f:/software/r-3.6.2/library/stats"
attr(,"name")
[1] "package:graphics"
attr(,"path")
[1] "f:/software/r-3.6.2/library/graphics"
attr(,"name")
[1] "package:grdevices"
attr(,"path")
[1] "f:/software/r-3.6.2/library/grdevices"
attr(,"name")
[1] "package:utils"
attr(,"path")
[1] "f:/software/r-3.6.2/library/utils"
attr(,"name")
[1] "package:datasets"
attr(,"path")
[1] "f:/software/r-3.6.2/library/datasets"
attr(,"name")
[1] "package:methods"
attr(,"path")
[1] "f:/software/r-3.6.2/library/methods"
attr(,"name")
[1] "autoloads"

通過觀察環境空間層次，我們還可以發現r包的載入順序。

最先載入的是base包，然後通過base::autoloads()函式分別載入6個基礎包，上層的pryr包則是我們手動載入的，最後以r_globalenv環境作為當前執行環境空間，內部環境空間是r_globalenv環境的下層環境空間。

環境空間的特徵

在不同的環境空間中，定義變數x：

x <- 10
e1 <- new.env()
e1$x <- 20
x # 10
e1$x # 20

把e1環境空間變數賦值給另乙個變數f，再修改其環境內部變數：

#把e1賦值給f
f <- e1
#修改e1中a變數的值
e1$a <- 100
f$a #100
#比較f環境和e1環境
identical(f, e1) #true
#檢視e1和f的環境位址
f #e1 #

空環境是最頂層的環境空間，然後是base包的環境空間，我們可以嘗試建立乙個靠近頂層的環境空間，讓父環境空間是base包的環境空間：

parent.call <- function(e) 
}#建立e2環境，以base為父環境
e2 <- new.env(parent = baseenv())
#檢視e2環境的父環境列表
parent.call(e2)
#輸出

x <- 1:5
e1 <- new.env()
e1$x <- 10
e1$fun <- function(y) 
e1$fun(20) #"e1::fun"
x #20
e1$x #10

我們可以使用<<-修改父環境空間的變數值，但是用<-卻不能進行這樣的操作。

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