为何多次使用全局变量的表达式会重复读取变量？兼谈SICP并行案例

先看《计算机程序的构造和解释》（SICP）第304页的代码片段：

(define x 10)

(parallel-execute (lambda () (set! x (* x x)))
                  (lambda () (set! x (+ x 1))))

为什么第一个进程会两次读取x？ #

这不是进程“需要”刻意读两次，而是Scheme的表达式求值规则决定的：对于(* x x)这种复合表达式，语言会先分别求值所有操作数，再执行运算符。这里两个x是独立的操作数，所以解释器会分两次读取x的当前值，再把两个值相乘。不是语言要让进程读两次，而是求值逻辑必然会产生两次读取动作。

这种设计的优势是什么？ #

这种求值策略（应用序求值）是多数编程语言的通用选择，优势在于：

• 语义简洁一致：操作数独立求值的规则简单易懂，编译器、解释器实现成本低，开发者也容易预测基本表达式的行为。
• 适配复杂场景：如果遇到(* (compute-a x) (compute-b x))这类表达式，两个函数调用本身就是独立的，必须分别执行，复用值反而会违背代码的语义逻辑。
• 灵活控制并发：语言默认不提供表达式级的原子性，把并发同步的控制权交给开发者。如果需要避免这种中间读取被打断的情况，开发者可以显式使用锁或者原子操作，而不是语言强制给所有表达式加不必要的约束。

该问题在C++等其他语言中存在吗？ #

完全存在，本质是同一类并发竞态问题。比如C++中对应的代码：

#include <thread>
int x = 10;

int main() {
    std::thread t1([]{ x = x * x; });
    std::thread t2([]{ x = x + 1; });
    t1.join();
    t2.join();
}

同样可能出现x=110的结果：线程t1先读取一次x=10，线程t2趁机把x改成11，t1再读取一次x=11，相乘后赋值得到110。C++标准也不会默认保证这类表达式的原子性，除非用std::atomic修饰变量，或者显式加锁同步，否则都会存在这类竞态风险。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Enlico