Thuật ngữ "minh bạch tham chiếu" xuất phát từ triết học phân tích , nhánh của triết học phân tích các cấu trúc ngôn ngữ tự nhiên, các phát biểu và lập luận dựa trên các phương pháp logic và toán học. Nói cách khác, nó là môn học gần nhất ngoài khoa học máy tính với cái mà chúng ta gọi là ngữ nghĩa lập trình ngôn ngữ . Nhà triết học Willard Quine chịu trách nhiệm khởi xướng khái niệm về tính minh bạch tham chiếu, nhưng nó cũng tiềm ẩn trong cách tiếp cận của Bertrand Russell và Alfred Whitehead.
Tại cốt lõi của nó, "minh bạch tham chiếu" là một ý tưởng rất đơn giản và rõ ràng. Thuật ngữ "người giới thiệu" được sử dụng trong triết học phân tích để nói về điều mà một biểu thức đề cập đến . Nó gần giống như những gì chúng ta muốn nói là "nghĩa" hay "ký hiệu" trong ngữ nghĩa ngôn ngữ lập trình. Sử dụng ví dụ của Andrew Birkett ( bài đăng trên blog ), thuật ngữ "thủ đô của Scotland" dùng để chỉ thành phố Edinburgh. Đó là một ví dụ đơn giản về "người giới thiệu".
Một ngữ cảnh trong câu là "minh bạch tham chiếu" nếu thay thế một thuật ngữ trong ngữ cảnh đó bằng một thuật ngữ khác đề cập đến cùng một thực thể không làm thay đổi nghĩa. Ví dụ
Quốc hội Scotland họp tại thủ đô của Scotland.
có nghĩa giống như
Quốc hội Scotland họp tại Edinburgh.
Vì vậy, bối cảnh "Quốc hội Scotland họp tại ..." là một bối cảnh minh bạch tham chiếu. Chúng ta có thể thay thế "thủ đô của Scotland" bằng "Edinburgh" mà không làm thay đổi ý nghĩa. Nói cách khác, bối cảnh chỉ quan tâm đến những gì thuật ngữ này đề cập đến và không có gì khác. Đó là ý nghĩa trong đó bối cảnh là "minh bạch tham chiếu."
Mặt khác, trong câu,
Edinburgh là thủ đô của Scotland từ năm 1999.
chúng ta không thể thay thế như vậy. Nếu chúng ta làm như vậy, chúng ta sẽ nhận được "Edinburgh đã là Edinburgh từ năm 1999", đó là một điều thú vị để nói, và không truyền đạt ý nghĩa tương tự như câu gốc. Vì vậy, có vẻ như bối cảnh "Edinburgh đã ... từ năm 1999" bị mờ đục (ngược lại với tính minh bạch tham chiếu). Nó rõ ràng quan tâm đến một cái gì đó nhiều hơn những gì thuật ngữ này đề cập đến. Nó là gì?
Những thứ như "thủ đô của Scotland" được gọi là các thuật ngữ xác định và chúng không gây đau đầu cho các nhà logic học và triết học trong một thời gian dài. Russell và Quine đã sắp xếp chúng ra nói rằng chúng không thực sự là "tham chiếu", nghĩa là, thật sai lầm khi nghĩ rằng các ví dụ trên được sử dụng để chỉ các thực thể. Cách hiểu đúng "Edinburgh là thủ đô của Scotland từ năm 1999" là nói
Scotland đã có một thủ đô từ năm 1999 và thủ đô đó là Edinburgh.
Câu này không thể được chuyển thành một câu hạt dẻ. Vấn đề được giải quyết! Quan điểm của Quine là nói rằng ngôn ngữ tự nhiên lộn xộn, hoặc ít nhất là phức tạp, bởi vì nó được tạo ra để thuận tiện cho việc sử dụng thực tế, nhưng các nhà triết học và logic nên mang lại sự rõ ràng bằng cách hiểu chúng đúng cách. Tính minh bạch tham chiếu là một công cụ được sử dụng để mang lại ý nghĩa rõ ràng như vậy .
Tất cả những điều này có liên quan gì đến lập trình? Thật ra không nhiều lắm. Như chúng ta đã nói, tính minh bạch tham chiếu là một công cụ được sử dụng để hiểu ngôn ngữ, nghĩa là trong việc gán nghĩa . Christopher Strachey , người sáng lập lĩnh vực ngữ nghĩa ngôn ngữ lập trình, đã sử dụng nó trong nghiên cứu về ý nghĩa của mình. Bài viết nền tảng của ông " Các khái niệm cơ bản trong ngôn ngữ lập trình " có sẵn trên web. Đó là một bài báo đẹp và mọi người đều có thể đọc và hiểu nó. Vì vậy, xin vui lòng làm như vậy. Bạn sẽ được giác ngộ nhiều. Ông giới thiệu thuật ngữ "minh bạch tham chiếu" trong đoạn này:
Một trong những thuộc tính hữu ích nhất của biểu thức là được gọi bởi tính minh bạch tham chiếu Quine. Về bản chất, điều này có nghĩa là nếu chúng ta muốn tìm giá trị của biểu thức có chứa biểu thức con, điều duy nhất chúng ta cần biết về biểu thức con là giá trị của biểu thức. Bất kỳ tính năng nào khác của biểu thức phụ, chẳng hạn như cấu trúc bên trong của nó, số lượng và tính chất của các thành phần của nó, thứ tự chúng được đánh giá hoặc màu mực mà chúng được viết, không liên quan đến giá trị của chính biểu hiện.
Việc sử dụng "về bản chất" cho thấy Strachey đang diễn giải nó để giải thích nó bằng những thuật ngữ đơn giản. Các lập trình viên chức năng dường như hiểu đoạn này theo cách riêng của họ. Có 9 sự xuất hiện khác của "tính minh bạch tham chiếu" trong bài báo, nhưng dường như họ không bận tâm về bất kỳ vấn đề nào khác. Trên thực tế, toàn bộ bài viết của Strachey được dành để giải thích ý nghĩa của các ngôn ngữ lập trình mệnh lệnh . Nhưng, ngày nay, các lập trình viên chức năng tuyên bố rằng các ngôn ngữ lập trình mệnh lệnh không minh bạch về mặt tham chiếu. Strachey sẽ trở lại trong mộ của mình.
Chúng tôi có thể cứu vãn tình hình. Chúng tôi đã nói rằng ngôn ngữ tự nhiên là "lộn xộn, hoặc ít nhất là phức tạp" bởi vì nó được tạo ra để thuận tiện cho việc sử dụng thực tế. Ngôn ngữ lập trình là cùng một cách. Chúng "lộn xộn, hoặc ít nhất là phức tạp" bởi vì chúng được tạo ra để thuận tiện cho việc sử dụng thực tế. Điều đó không có nghĩa là họ cần nhầm lẫn chúng tôi. Họ chỉ cần được hiểu đúng cách, sử dụng một ngôn ngữ meta được minh bạch tham chiếu để chúng ta có sự rõ ràng về ý nghĩa. Trong bài báo tôi đã trích dẫn, Strachey thực hiện chính xác điều đó. Ông giải thích ý nghĩa của các ngôn ngữ lập trình mệnh lệnh bằng cách chia chúng thành các khái niệm cơ bản, không bao giờ mất đi sự rõ ràng ở bất cứ đâu. Một phần quan trọng trong phân tích của ông là chỉ ra rằng các biểu thức trong ngôn ngữ lập trình có hai loại "giá trị",giá trị r . Trước bài báo của Strachey, điều này không được hiểu và sự nhầm lẫn ngự trị tối cao. Ngày nay, định nghĩa của C đề cập đến nó thường xuyên và mọi lập trình viên C đều hiểu sự khác biệt. (Việc các lập trình viên trong các ngôn ngữ khác có hiểu nó tốt như nhau hay không là điều khó nói.)
Cả Quine và Strachey đều quan tâm đến ý nghĩa của các cấu trúc ngôn ngữ liên quan đến một số hình thức phụ thuộc vào ngữ cảnh. Ví dụ, ví dụ của chúng tôi "Edinburgh là thủ đô của Scotland từ năm 1999" biểu thị thực tế rằng "thủ đô của Scotland" phụ thuộc vào thời gian mà nó đang được xem xét. Sự phụ thuộc vào bối cảnh như vậy là một thực tế, cả trong ngôn ngữ tự nhiên và ngôn ngữ lập trình. Ngay cả trong lập trình chức năng, các biến tự do và ràng buộc phải được giải thích liên quan đến bối cảnh mà chúng xuất hiện. Sự phụ thuộc bối cảnh của bất kỳ loại nào ngăn chặn tính minh bạch tham chiếu theo cách này hay cách khác. Nếu bạn cố gắng hiểu ý nghĩa của các thuật ngữ mà không quan tâm đến bối cảnh mà chúng phụ thuộc, bạn sẽ lại bị nhầm lẫn. Quine quan tâm đến ý nghĩa của logic phương thức. Ông giữ điều đólogic phương thức bị mờ đục về mặt tham chiếu và nó cần được làm sạch bằng cách dịch nó thành một khung trong suốt tham chiếu (ví dụ, bằng cách coi sự cần thiết là khả năng chứng minh). Ông đã mất phần lớn cuộc tranh luận này. Các nhà logic học và các nhà triết học cũng nhận thấy ngữ nghĩa thế giới có thể của Kripke là hoàn toàn phù hợp. Tình hình tương tự cũng ngự trị với lập trình mệnh lệnh. Sự phụ thuộc vào nhà nước được giải thích bởi Strachey và sự phụ thuộc vào cửa hàng được giải thích bởi Reynold (theo cách tương tự như ngữ nghĩa thế giới có thể của Kripke) là hoàn toàn phù hợp. Các lập trình viên chức năng không biết nhiều về nghiên cứu này. Ý tưởng của họ về tính minh bạch tham chiếu sẽ được thực hiện với một hạt muối lớn.
[Ghi chú bổ sung: Các ví dụ trên minh họa rằng một cụm từ đơn giản như "thủ đô của Scotland" có nhiều cấp độ ý nghĩa. Ở một cấp độ, chúng ta có thể nói về thủ đô tại thời điểm hiện tại. Ở một cấp độ khác, chúng ta có thể nói về tất cả các thủ đô có thể mà Scotland có thể đã có trong suốt thời gian. Chúng ta có thể "phóng to" một bối cảnh cụ thể và "thu nhỏ" để mở rộng tất cả các bối cảnh khá dễ dàng trong thực tế thông thường. Hiệu quả của ngôn ngữ tự nhiên sử dụng khả năng của chúng tôi để làm như vậy. Các ngôn ngữ lập trình mệnh lệnh rất hiệu quả theo cùng một cách. Chúng ta có thể sử dụng một biến x ở phía bên phải của một bài tập ( giá trị r ) để nói về giá trị của nó trong một trạng thái cụ thể. Hoặc, chúng ta có thể nói về giá trị l của nómà kéo dài tất cả các tiểu bang. Mọi người hiếm khi bối rối bởi những điều như vậy. Tuy nhiên, họ có thể hoặc không thể giải thích chính xác tất cả các lớp ý nghĩa vốn có trong các cấu trúc ngôn ngữ. Tất cả các lớp ý nghĩa như vậy không nhất thiết là 'hiển nhiên' và vấn đề khoa học là nghiên cứu chúng đúng cách. Tuy nhiên, sự vô cảm của những người bình thường để giải thích những ý nghĩa phân lớp như vậy không có nghĩa là họ bối rối về chúng.]
Một "phần tái bút" riêng biệt dưới đây liên quan đến cuộc thảo luận này với các mối quan tâm của lập trình chức năng và mệnh lệnh .