10 · 可变状态：识别共享并限制修改范围

目标：识别数组与引用的共享关系，并让可变累加器局限在一次函数调用内部。

OCaml 支持可变状态，也支持 for、while。函数式编程不是禁止赋值，而是让数据变化尽量容易推理。不可变记录更新会产生新记录；数组赋值则直接修改已有对象。如果两个名字指向同一数组，一个名字的修改能被另一个名字看到。

ref 0 建立保存整数的可变单元，!cell 读取，cell := value 写入。名字 cell 的绑定本身没有变化，变化的是单元里的内容。数组用 [| ... |] 构造，a.(i) 读取，a.(i) <- value 写入，下标从 0 开始。

实验：把共享与复制分开观察

创建 mutation.ml：

let sum_array values =
  let total = ref 0 in
  Array.iter (fun n -> total := !total + n) values;
  !total

let () =
  let original = [|25; 35|] in
  let shared = original in
  let copied = Array.copy original in
  shared.(0) <- 10;
  Printf.printf "original=%d copied=%d\n" original.(0) copied.(0);
  Printf.printf "sum=%d again=%d\n"
    (sum_array original) (sum_array original)

先预测 original.(0) 是否还为 25，再运行：

ocaml mutation.ml

预期输出：

original=10 copied=25
sum=45 again=45

shared 只是另一个名字；Array.copy 才建立独立的外层数组。本例元素是整数，所以复制后修改元素互不影响。数组若包含 ref 等可变值，外层复制仍会共享这些内部对象，不是通用深拷贝。

sum_array 每次调用都创建自己的 total，不修改输入，连续调用没有状态残留。这个例子展示局部可变实现如何保留简单接口；StudyLog 的列表汇总用 fold_left 已足够，无须为了“使用新语法”改成数组。

类型推导为什么有时显得保守

第 3 课的 identity 可以用于不同类型，但同一个可变单元不能这次装整数、下次装字符串，还让读取方以为它始终是原来的类型。若你在交互解释器中看见 '_weak1 一类弱类型变量，它表示类型尚未确定且不能任意泛化；首次约束后会固定。不要把它当成 identity 的自由类型参数。更完整的值限制规则见文末手册，本课只要求理解共享可变内容带来的风险。

将赋值改为 copied.(0) <- 10，原数组应保持 25，总和为 60。
把 total 移到函数外再连续调用。结果会积累，调用之间不再独立。不要依赖打印参数的求值顺序判断哪一个先执行；可以先分别用 let first = ... in let second = ... in 保存结果。
恢复主示例，使 total 回到函数内部。

独立练习：实现 increased_copy extra values，返回每项增加 extra 的新数组，原数组不变。使用 Array.map：它与 List.map 类似，但产生新数组。

参考实现

追加并运行：

let increased_copy extra values = Array.map (fun n -> n + extra) values
let () =
  let before = [|25; 35|] in
  let after = increased_copy 5 before in
  assert (before = [|25; 35|]);
  assert (after = [|30; 40|]);
  assert (increased_copy 5 [||] = [||]);
  print_endline "mutation checks passed"

若出现数组下标异常，检查 Array.length 与从 0 开始的下标；最后一个合法位置是长度减一。若第二次运行函数结果比第一次大，检查是否把累加器放在了共享作用域。数组、引用和可变字段都应明确谁能修改、修改何时发生。

10 · 可变状态：识别共享并限制修改范围

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参考资料