「R」R的符号和环境
这是一篇很有实力的干货，很多技术知识连我自己现在都还未掌握。
R中的每一个符号（symbol）都是定义在一个具体的环境中的。环境（environment）就是一个R对象（R中一切皆对象），其中包含给定上下文中的符号集合、与这些符号相关的对象，以及一个指向父环境的指针。
上面的定义非常的清晰，我们可以简单地把环境看做一个相对独立的空间，这个空间里包含很多物品（符号相关的对象），以及对它们的描述与表征（符号）。环境与其父环境之间通过指针相连，以沟通与外界联系。
当R解析一个符号时，会先查找当前的环境。如果在本地环境中没有匹配的符号，R就会逐级而上查找父环境中是否有能匹配的符号。
符号
符号这个概念也许刚接触R的话不会常听到，但你却实实在在每每刻刻都在用它。我记得学C语言时，对于变量赋值及其实现通常老师会举一个酒店或者旅馆的例子。如果说存储单元是一个个独立的房间，里面放了数据，那么符号就是门牌号了，指向了数据放在哪个房间。虽然R好像在概念上没有涉及寻址，但其内部必然封装了这一个过程。简单地广义地理解，R中的符号就是其他语言（C、Python等）变量、常量的泛化概念。
最简单的例子：
x <- 1
x就是符号。想必看到这里大家应该都能明白了。
我们可以推迟表达式的求值，使符号不会立即被解析。
> x <- 1
> y <- 2
> z <- 3
> v <- quote(c(x,y,z))
> eval(v)
[1] 1 2 3
> v
c(x, y, z)
>
> x <- 5
> eval(v)
[1] 5 2 3
环境
环境也是对象，在内部R将符号映射到哈希表中。
下面展示操作环境对象的R函数。
函数 | 描述 |
|---|---|
assign | 在envir环境中将名称x赋给value对象 |
get | 在envir环境中获得与名称x关联的对象 |
exists | 判断在环境envir中是否定义了名称x |
objects | 以向量的形式返回envir环境中定义的所有名称 |
remove | 从envir环境中移除罗列的对象 |
search | 以向量 形式返回所附着的包的名称 |
searchpaths | 以向量 形式返回所附着的包的路径 |
attach | 将数据对象添加到当前搜索路径 |
detach | 将数据对象从当前搜索路径中移除 |
emptyenv | 返回空环境对象。所有的环境链最终都会回到这个对象 |
parent.env | 返回env环境的父环境 |
baseenv | base包的环境 |
globalenv或.GlobalEnv | 返回用户工作空间的环境（也称为全局环境） |
environment | 为fun函数返回环境。没有参数时返回的就是当前环境 |
new.env | 返回一个新的环境对象 |
简单用一下其中的几个函数：
> x <- 1
> y <- 2
> z <- 3
> objects()
[1] "x" "y" "z"
> rm(x)
> objects()
[1] "y" "z"
函数的父环境就是创建该函数的环境。调用环境是使用该函数的环境。如果函数是在运行环境中创建的，那么父环境和调用环境是相同的。
调用堆栈
尽管函数的父环境并不一定是调用函数的环境，但函数总是可以访问到调用它的环境。与其他语言类似，R会维护一个调用环境栈。（堆栈的概念不懂的朋友可以自己百度查阅下资料）
下面列出了操作调用栈的函数。
函数 | 描述 |
|---|---|
sys.call | 返回一个包含当前函数调用的语言对象 |
sys.frame | 返回调用环境 |
sys.nframe | 返回当前帧的编号（在堆栈中位置） |
sys.function | 返回当前计算的函数 |
sys.parent | 返回父帧的编号 |
sys.calls | 返回栈中所有帧的调用 |
sys.frames | 返回栈中所有的环境 |
sys.parents | 返回栈中每个帧的父帧 |
sys.on.exit | 返回当前帧on.exit所使用的表达式 |
sys.status | 返回一个列表，其中包括调用sys.calls,sys.parents和sys.frames的结果 |
parent.frame | 返回sys.frame(sys.parent(n))。换言之，返回父帧 |
异常
当输入了不正确的表达式时，R会给出错误的提示。例如
> 12 / 'hat'
Error in 12/"hat" : 二进列运算符中有非数值参数
有的时候，R会发出警告：
> if (c(TRUE, FALSE)) TRUE else FALSE
[1] TRUE
Warning message:
In if (c(TRUE, FALSE)) TRUE else FALSE :
条件的长度大于一，因此只能用其第一元素
和其他现代编程语言一样，R也可以在发生异常事件时发出异常信号，也可以捕获异常信号。异常处理和环境是密切相关的，在异常发生时，R解释器需要中止当前的函数，并向调用环境发出异常信号。
提示错误
用法非常简单，下面给出发错误和警告的小例子，我们在编写程序的时候照着用就可以了。
报错
> doWork <- function(filename){
+ if(file.exists(filename)){
+ read.delim(filename)
+ }else{
+ stop("Could not open the file: ", filename)
+ }
+ }
> doWork("file that doesn't exist")
Error in doWork("file that doesn't exist") :
Could not open the file: file that doesn't exist
报警告
> doWork <- function(filename){
+ if(file.exists(filename)){
+ "la la la"
+ }else{
+ warning("File does not exists: ", filename)
+ }
+ }
> doWork("another file that doesn't exist")
Warning message:
In doWork("another file that doesn't exist") :
File does not exists: another file that doesn't exist
如果只是想要告知用户某些信息，可以使用message函数：
> doNothing <- function(x) {
+ message("This function does nothing.")
+ }
> doNothing("another input value")
This function does nothing.
捕获错误
用try函数可以简单地实现这个目的。这个函数隐藏了R异常处理的复杂之处。下面用一个例子加以说明：
> res <- try({x <- 1}, silent=TRUE)
> res
[1] 1
> res <- try({open("file that doesn't exist")}, silent=TRUE)
> res
[1] "Error in UseMethod(\"open\") : \"open\"没有适用于\"character\"目标对象的方法\n"
attr(,"class")
[1] "try-error"
attr(,"condition")
<simpleError in UseMethod("open"): "open"没有适用于"character"目标对象的方法>
try带两个参数，expr和silent。第一个表示要尝试的R表达式。第二个参数表示是否要把错误信息显示到R控制台（或者标准错误输出stderr）。如果表达式运行发生了错误，try会返回一个try-error类对象。
另一个更为强大的函数是tryCatch。tryCatch有三组参数：要尝试的表达式；一组用于不同条件的处理器；以及一个最终要计算的表达式。
格式：
tryCatch(expression, handler1, handler2, ..., finally=finalexpr)
R解释器首先会对expression求值。如果发生了某种情况，R就会选择相应的处理器。在表达式计算完后，就会计算finalexpr。（如果计算了这个表达式，意味着任何处理器都不会被激活）
最后，推荐两篇很棒的相关文章：
- 揭开R语言中环境空间的神秘面纱
- 解密R语言函数的环境空间
腾讯云开发者
