SWI-PROLOG中include谓词下划线绑定问题咨询及求解

问题现象 #

现有包含复合项的列表：

?- MyList = [json([a=1, b=2]), json([a=4, b=1]), 999, json([a=7, b=2])]. 

尝试用include/3筛选所有json类型的复合项：

?- MyList = [json([a=1, b=2]), json([a=4, b=1]), 999, json([a=7, b=2])],
   include(=(json(_)), MyList, FilteredElems).

实际结果仅匹配第一个元素：

FilteredElems = [json([a=1, b=2])]. 

预期结果应为：

FilteredElems = [json([a=1, b=2]), json([a=4, b=1]), json([a=7, b=2])]

原因分析 #

Prolog中变量（包括下划线表示的匿名变量）具有全局作用域：当include/3第一次调用=(json(_)), X时，下划线会被绑定为第一个元素的参数[a=1, b=2]；后续调用时，该变量已被赋值，无法与其他json项的不同参数完成统一，导致匹配失败。

类似问题也出现在自定义谓词场景中：

test_functor_(FunctorName, Arity, Term):-
      writef("Term: %t, Arity: %t\n", [Term, Arity]),
      functor(Term, FunctorName, Arity).

?- MyList = [json(a), json(b), 999, json(c), json(d, 123)],
   include(test_functor_(json, _), MyList, FilteredElems).

输出显示，第一次调用后Arity被绑定为1，后续json(d,123)的arity为2，无法匹配，最终结果缺失该元素：

Term: json(a), Arity: _8794
Term: json(b), Arity: 1
Term: 999, Arity: 1
Term: json(c), Arity: 1
Term: json(d,123), Arity: 1
MyList = [json(a), json(b), 999, json(c), json(d, 123)],
FilteredElems = [json(a), json(b), json(c)].

而使用lambda库（yall）时能正常工作，因为lambda表达式[E]>>(...)每次调用都会创建独立的变量上下文，内部变量（如示例中的A）每次都是新变量，不会被之前的绑定干扰：

?- MyList = [json(a), json(b), 999, json(c), json(d, 123)],
   include([E]>>(functor(E,json, A), writef("Arity: %t \n",[A])), MyList, FilteredElems).

输出符合预期：

Arity: 1
Arity: 1
Arity: 1
Arity: 2
FilteredElems = [json(a), json(b), json(c), json(d, 123)].

简洁解决方法 #

方法1：使用lambda库（yall）直接筛选 #

通过lambda表达式创建独立变量上下文，检查项的函子为json（忽略参数数量）：

?- MyList = [json([a=1, b=2]), json([a=4, b=1]), 999, json([a=7, b=2])],
   include([E]>>functor(E, json, _), MyList, FilteredElems).

方法2：定义无状态辅助谓词 #

创建一个不依赖外部变量的谓词，每次调用时内部的匿名变量都是全新的：

is_json_term(Term) :- functor(Term, json, _).

?- MyList = [json([a=1, b=2]), json([a=4, b=1]), 999, json([a=7, b=2])],
   include(is_json_term, MyList, FilteredElems).

方法3：使用univ操作符=../2 #

通过=../2分解项，判断其函子是否为json：

?- MyList = [json([a=1, b=2]), json([a=4, b=1]), 999, json([a=7, b=2])],
   include([E]>>(E =.. [json|_]), MyList, FilteredElems).

以上三种方法都能正确筛选出所有json复合项，避免变量绑定导致的匹配失败。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lospix