6.2　环境

我们所创建的所有变量都需要存储在某处，即环境。环境本身也是另一种类型的变量，我们可以像对待其他变量一样地分配和操作它们，并将其以参数的形式传递到函数中。它们与列表密切相关，也能用于存储不同类型的变量。事实上，大部分用于列表的语法也同样适用于环境，而且我们可以强制地把列表当作环境使用（反之亦然）。

通常情况下，你不需要直接与环境打交道。例如，你在命令提示符下分配一个变量，它会自动进入全局环境（也称为用户工作区）中。当你调用函数时，将会自动创建一个环境用于存储与此函数相关的变量。不过，当你要了解变量的作用域或调试代码以检查调用栈时，掌握环境的基础知识将有所帮助。

有些烦人的是，环境的创建不是使用environment函数（该函数将返回包含特定函数的环境），而用new.env函数：

  1. an_environment<-new.env()

向环境中分配变量的方式与列表完全相同。可以使用双方括号或美元符号运算符。和列表一样，环境变量的类型和大小可以不同：

  1. an_environment[["pythag"]]<-c(12, 15, 20, 21)   # 请查看http://oeis.org/A156683
  2. an_environment$root<-polyroot(c(6, -5, 1))

2.3节中见到assign函数还有一个可选的环境参数，用于指定变量的存储位置：

  1. assign( 
  2.     "moonday", 
  3.     weekdays(as.Date("1969/07/20")), 
  4.     an_environment 
  5. )

检索变量的方式也是如此：你可以使用列表的索引语法，或assign的对立函数get：

  1. an_environment[["pythag"]]
  3. ## [1] 12 15 20 21
  5. an_environment$root
  7. ## [1] 2+0i 3-0i
  9. get("moonday", an_environment)
  11. ## [1] "Sunday"

可把环境参数传入ls和ls.str函数中，列出它的所有内容：

  1. ls(envir = an_environment)
  3. ## [1] "moonday" "pythag" "root"
  5. ls.str(envir = an_environment)
  7. ## moonday: chr "Sunday" 
  8. ## pythag: num [1:4] 12 15 20 21 
  9. ## root: cplx [1:2] 2+0i 3-0i

可用exists函数测试变量是否在环境中：

  1. exists("pythag", an_environment)
  3. ## [1] TRUE

很明显，使用as.list和as. environment函数能分别实现从环境到列表或相反过程的转换。在后一种情况中，还可以使用list2env函数，它在创建环境时更为灵活：

  1. # 转换为列表
  2. (a_list<-as.list(an_environment))
  4. ## $pythag
  5. ## [1] 12 15 20 21 
  6. ## 
  7. ## $moonday 
  8. ## [1] "Sunday" 
  9. ## 
  10. ## $root 
  11. ## [1] 2+0i 3-0i
  13. #...再转换回来。以下两行代码的效果一样。
  14. as.environment(a_list)
  16. ## <environment: 0x000000004a6fe290>
  18. list2env(a_list)
  20. ## <environment: 0x000000004ad10288>

所有的环境都是嵌套的，这意味着它们必须有一个父环境（位于顶端的特殊环境空环境除外）。默认情况下，exists和get函数也将在父环境中寻找变量。可通过给它们传入inherits = FALSE来改变这种行为，使它们仅在指定的环境中搜索：

  1. nested_environment<-new.env(parent=an_environment) 
  2. exists("pythag", nested_environment)
  4. ## [1] TRUE
  6. exists("pythag", nested_environment, inherits=FALSE)
  8. ## [1] FALSE

注意

“框”（frame）这个词几乎可以与“环境”互换（要想了解此术语，请参考随R附带的语言定义手册2.1.10节）。这意味着工作环境中的一些函数名称里可能有“frame”，最常见的是parent.frame。

下列快捷函数可以同时访问全局环境（那些你从命令提示符中分配的变量的存储空间）和基础环境（那些R基础包中自带的基础函数和变量）：

  1. non_stormers<<-c(3, 7, 8, 13, 17, 18, 21)  # 参见 http://oeis.org/A002312 
  2. get("non_stormers", envir=globalenv())
  4. ## [1] 3 7 8 13 17 18 21
  6. head(ls(envir=baseenv()), 20)
  8. ##  [1] "-"                 "-.Date"            "-.POSIXt"         
  9. ##  [4] "!"                 "!.hexmode"         "!.octmode"        
  10. ##  [7] "!="                "$"                 "$.data.frame"        
  11. ## [10] "$.DLLInfo"         "$.package_version" "$<-"                 
  12. ## [13] "$<-.data.frame"    "%%"                "%*%"                            
  13. ## [16] "%/%"               "%in%"              "%o%"                            
  14. ## [19] "%x%"               "&"

在另外两种情况下也可能遇到环境。首先，当调用函数时，函数所定义的所有变量都被存储在属于该函数的环境中（函数及其环境有时称为闭包）。其次，当加载包时，包中的函数将存储于其搜索路径的环境中。这将在第10章中讨论。