User Guide #09 - Ruby - итераторы

interators, Ruby, ruby lesson, ruby уроки, user guide, итераторы, руководство пользователя

Итераторы не являются оригинальной концепцией в Ruby. Они являются обычным явлением в объектно-ориентированных языках. Также используются в Lisp, хотя они и не называются итераторами. Однако концепция итераторов является незнакомой для многих, поэтому должна быть объяснена более детально.

Глагол iterate означает делать какую-либо вещь множество раз, и вы знаете, что итератор является чем-то, что выполняет некоторую вещь много раз.

Когда мы пишем код, мы должны работать с циклами во многих ситуациях. В C мы будем использовать for или while. Например,

char *str;
for (str = "abcdefg"; *str != '\0'; str++) {
  /* здесь идёт обработка символа */
}

В C синтаксис for(...) предоставляет абстракцию для помощью с созданием цикла, но проверка str на null символ требует от программиста знать детали об внутренней структуре строки. Это создаёт ощущение того, что C низкоуровневый язык. Языки высокого уровня отмечены своей более гибкой поддержкой строк. Рассмотрим следующий shell скрипт sh* :

#!/bin/sh
 
for i in *.[ch]; do
  # ... here would be something to do for each file
done

Все исходные и заголовочные файлы C обрабатываются в текущей директории, и команда shell обрабатывает детали файлов подбирая и изменяя имена файлов один за другим. Этот уровень является более высоким, чем в C, не так ли?

Но имеется кое-что большее для рассмотрения: в то время как  это отлично подходит для языка, который обеспечивает итераторы для встроенных типов данных, мы имеем разочарование в том случае, если мы должны вернуться к написанию низкоуровневых циклов для наших собственных типов данных. В ООП пользователи часто определяют другие типы данных, с чем могут быть связаны серьёзные проблемы.

Итак, объектно-ориентированный язык включается в себя некоторые возможности для итерации. Некоторые языки предоставляют специальные классы для этого. А Ruby позволяет напрямую определять итераторы.

Строка Ruby имеет некоторые полезные итераторы:

ruby> "abc".each_byte{|c| printf "<%c>", c}; print "\n"
<a><b><c>
   nil

each_byte является итератором для каждого символа в строке. Каждый символ помещается в локальную переменную c . Это может быть транслировано в нечто похожее на C код ...

ruby> s="abc";i=0
   0
ruby> while i<s.length
    |    printf "<%c>", s[i]; i+=1
    | end; print "\n"
<a><b><c>
   nil

... однако, итератор each_byte является как концептуально проще, так и более предпочтительным для продолжения работы, даже если класс String будет радикально модифицирован в будущем Одним из преимуществ итераторов является то, что они более надёжны в условиях таких изменений. Что в действительности является хорошей характеристикой кода. (Да, наберитесь терпения, мы поговорим ещё о том, что такое классы)

Другим итератором String является each_line.

ruby> "a\nb\nc\n".each_line{|l| print l}
a
b
c
   nil

Задачи, для которых требуются усилия в программировании на С ( поиск разделителей строк, создание подстрок и т.д.) проще обрабатываются с использованием итераторов.

Оператор for, появившийся в предыдущей главе выполняет итерацию подобно итератору each . Строковый each работает подобно each_line , давайте перепишем ниже пример с применением for :

ruby> for l in "a\nb\nc\n"
    |   print l 
    | end
a
b
c
   nil

Мы можем использовать управляющую структуру retry в сочетании с итерациями цикла, и это будет возвращать текущую итерацию в самый верх итераций цикла.

ruby> c=0
   0
ruby> for i in 0..4
    |   print i
    |   if i == 2 and c == 0
    |     c = 1
    |     print "\n"
    |     retry
    |   end
    | end; print "\n"
012
01234
   nil

Иногда встречается оператор yield в определении итератора. yield перемещает управление в блок кода, который был передан итератору ( это будет подробно рассмотрено в главе об обработке объектов). Следующий пример показывает итератор repeat , который повторяет блок кода столько раз, сколько было указано в аргументе.

ruby> def repeat(num)
    |   while num > 0
    |     yield
    |     num -= 1
    |   end
    | end
   nil
ruby> repeat(3) { print "foo\n" }
foo
foo
foo
   nil

С retry , мы можем определить итератор, которые работает как цикл while , хотя это и слишком медленно, чтобы быть практичным.

ruby> def WHILE(cond)
    |   return if not cond
    |   yield
    |   retry
    | end
   nil
ruby> i=0; WHILE(i<3) { print i; i+=1 }
012   nil

Вы поняли, что является итератором? Имеется несколько ограничений в оригинальных итераторах, но фактически, всякий раз, когда вы определяете новый тип данных, часто бывает удобно определить подходящие итераторы для этого. В этом случае, приведённые выше примеры не очень полезны. Мы можем поговорить об этом после того, как лучше поймем, что такое классы.