Цикл 9 - это вариант цикла for, предназначенный специально для работы со значениями индекса при помощи указания диапазона. В цикле 10 мы пробегаем весь диапазон индексов массива с помощью итератора each_index.
В предыдущих примерах мы уделили недостаточно внимания вариантам циклов while и loop с модификаторами. Они довольно часто используются из-за краткости. Вот еще два примера, в которых делается одно и то же:
perform_task() until finished
perform_task() while not finished
Также из таблицы 1.2 осталось неясным, что циклы не всегда выполняются от начала до конца. Число итераций не всегда предсказуемо. Нужны дополнительные средства управления циклами.
Первое из них - ключевое слово break, встречающееся в циклах 5 и 6. Оно позволяет досрочно выйти из цикла; в случае вложенных циклов происходит выход из самого внутреннего. Для программистов на С это интуитивно очевидно.
Ключевое слово retry применяется в двух случаях: в контексте итератора и в контексте блока begin-end (обработка исключений). В теле итератора (или цикла for) оно заставляет итератор заново выполнить инициализацию, то есть повторно вычислить переданные ему аргументы. Отметим, что к циклам общего вида это не относится.
Ключевое слово redo - обобщение retry на циклы общего вида. Оно работает в циклах while и until, как retry в итераторах.
Ключевое слово next осуществляет переход на конец самого внутреннего цикла и возобновляет исполнение с этой точки. Работает для любого цикла и итератора.
Как мы только что видели, итератор - важное понятие в Ruby. Но следует отметить, что язык позволяет определять и пользовательские итераторы, не ограничиваясь встроенными.
Стандартный итератор для любого объекта называется each. Это существенно отчасти из-за того, что позволяет использовать цикл for. Но итераторам можно давать и другие имена и применять для разных целей.
В качестве примера рассмотрим многоцелевой итератор, который имитирует цикл с проверкой условия в конце (как в конструкции do-while в С или repeat-until в Pascal):
def repeat(condition)
yield
retry if not condition
end
В этом примере ключевое слово yield служит для вызова блока, который задается при таком вызове итератора:
j=0
repeat (j >= 10) do
j += 1
puts j
end
С помощью yield можно также передать параметры, которые будут подставлены в список параметров блока (между вертикальными черточками). В следующем искусственном примере итератор всего лишь генерирует целые числа от 1 до 10, а вызов итератора порождает кубические степени этих чисел:
def my_sequence
for i in 1..10 do
yield i
end
end
my_sequence {|x| puts x**3 }
Отметим, что вместо фигурных скобок, в которые заключен блок, можно написать ключевые слова do и end. Различия между этими формами есть, но довольно тонкие.
1.2.7. Исключения
Как и многие другие современные языки, Ruby поддерживает исключения.
Исключения - это механизм обработки ошибок, имеющий существенные преимущества по сравнения с прежними подходами. Нам удается избежать возврата кодов ошибок и запутанной логики их анализа, а код, который обнаруживает ошибку, можно отделить от кода, который ее обрабатывает (чаще всего они так или иначе разделены).
Предложение raise возбуждает исключение. Отметим, что raise - не зарезервированное слово, а метод модуля Kernel. (У него есть синоним fail.)
raise # Пример 1
raise "Произошла ошибка" # Пример 2
raise ArgumentError # Пример 3
raise ArgumentError, "Неверные данные" # Пример 4
raise ArgumentError.new("Неверные данные ") # Пример 5
raise ArgumentError, " Неверные данные ", caller[0] # Пример 6
В первом примере повторно возбуждается последнее встретившееся исключение. В примере 2 создается исключение RuntimeError (подразумеваемый тип), которому передается сообщение "Произошла ошибка".
В примере 3 возбуждается исключение типа ArgumentError, а в примере 4 такое же исключение, но с сообщением "Неверные данные". Пример 5 - просто другая запись примера 4. Наконец, в примере 6 еще добавляется трассировочная информация вида "filename:line" или "filename:line:in 'method'" (хранящаяся в массиве caller).
А как обрабатываются исключения в Ruby? Для этой цели служит блок begin-end. В простейшей форме внутри него нет ничего, кроме кода:
begin
#Ничего полезного.
#...
end
Просто перехватывать ошибки не очень осмысленно. Но у блока может быть один или несколько обработчиков rescue. Если произойдет ошибка в любой точке программы между begin и rescue, то управление сразу будет передано в подходящий обработчик rescue.
begin
x = Math.sqrt(y/z)
# ...
rescue ArgumentError
puts "Ошибка при извлечении квадратного корня."
rescue ZeroDivisionError
puts "Попытка деления на нуль."
end
Того же эффекта можно достичь следующим образом:
begin
x = Math.sqrt(y/z)
# ...
rescue => err
puts err
end
Здесь в переменной err хранится объект-исключение; при выводе ее на печать объект будет преобразован в осмысленную символьную строку. Отметим, что коль скоро тип ошибки не указан, то этот обработчик rescue будет перехватывать все исключения, производные от класса StandardError. В конструкции rescue => variable можно перед символом => дополнительно указать тип ошибки.
Если типы ошибок указаны, то может случиться так, что тип реально возникшего исключения не совпадает ни с одним из них. На этот случай после всех обработчиков rescue разрешается поместить ветвь else.
begin
# Код, в котором может возникнуть ошибка...
rescue Type1
# ...
rescue Type2
# ...
else
#Прочие исключения...
end
Часто мы хотим каким-то образом восстановиться после ошибки. В этом поможет ключевое слово retry (внутри тела обработчика rescue). Оно позволяет повторно войти в блок begin и попытаться еще раз выполнить операцию:
begin
# Код, в котором может возникнуть ошибка...
rescue
# Пытаемся восстановиться...
retry # Попробуем еще раз.
end
Наконец, иногда необходим код, который "подчищает" что-то после выполнения блока begin-end. В этом случае можно добавить часть ensure:
begin
# Код, в котором может возникнуть ошибка...
rescue
# Обработка исключений.
ensure
# Этот код выполняется в любом случае.
end
Код, помещенный внутрь части ensure, выполняется при любом способе выхода из блока begin-end - вне зависимости от того, произошло исключение или нет.
Исключения можно перехватывать еще двумя способами. Во-первых, существует форма rescue в виде модификатора:
x = a/b rescue puts("Деление на нуль!")
Кроме того, тело определения метода представляет собой неявный блок begin-end; слово begin опущено, а все тело метода подготовлено к обработке исключения и завершается словом end:
def some_method
# Код...
rescue
# Восстановление после ошибки...
end
На этом мы завершаем как обсуждение обработки исключений, так и рассмотрение основ синтаксиса и семантики в целом.
У Ruby есть многочисленные аспекты, которых мы не коснулись. Оставшаяся часть главы посвящена более развитым возможностям языка, в том числе рассмотрению ряда практических приемов, которые помогут программисту среднего уровня научиться "думать на Ruby".
1.3. ООП в Ruby
В языке Ruby есть все элементы, которые принято ассоциировать с объектно-ориентированными языками: объекты с инкапсуляцией и сокрытием данных, методы с полиморфизмом и переопределением, классы с иерархией и наследованием. Но Ruby идет дальше, добавляя ограниченные возможности создания метаклассов, синглетные методы, модули и классы-примеси.
Похожие идеи, только под иными именами, встречаются и в других объектно-ориентированных языках, но одно и то же название может скрывать тонкие различия. В этом разделе мы уточним, что в Ruby понимается под каждым из элементов ООП.
1.3.1. Объекты
В Ruby все числа, строки, массивы, регулярные выражения и многие другие сущности фактически являются объектами. Работа программы состоит в вызове методов разных объектов:
3.succ # 4
"abc".upcase # "ABC"
[2,1,5,3,4].sort # [1,2,3,4,5]
someObject.someMethod # какой-то результат
В Ruby каждый объект представляет собой экземпляр какого-то класса. Класс содержит реализацию методов:
"abc".class # String
"abc".class.class # Class
Помимо инкапсуляции собственных атрибутов и операций объект в Ruby имеет уникальный идентификатор:
"abc".object_id # 53744407
Этот идентификатор объекта обычно не представляет интереса для программиста.
1.3.2. Встроенные классы
Свыше 30 классов уже встроено в Ruby. Как и во многих других объектно-ориентированных языках, в нем не допускается множественное наследование, но это еще не означает, что язык стал менее выразительным. Современные языки часто построены согласно модели одиночного наследования. Ruby поддерживает модули и классы-примеси, которые мы обсудим в следующей главе. Также реализованы идентификаторы объектов, что позволяет строить устойчивые, распределенные и перемещаемые объекты.
Для создания объекта существующего класса обычно используется метод new:
myFile = File.new("textfile.txt","w")
myString = String.new("Это строковый объект")
Однако не всегда его обязательно вызывать явно. В частности, при создании объекта String можно и не упоминать этот метод:
yourString = "Это тоже строковый объект"
aNumber =5 # и здесь метод new не нужен
Ссылки на объекты хранятся в переменных. Выше уже отмечалось, что сами переменные не имеют типа и не являются объектами - они лишь ссылаются на объекты.
x = "abc"
Из этого правила есть исключение: небольшие неизменяемые объекты некоторых встроенных классов, например Fixnum, непосредственно копируются в переменные, которые на них ссылаются. (Размер этих объектов не превышает размера указателя, поэтому хранить их таким образом более эффективно.) В таком случае во время присваивания делается копия объекта, а куча не используется.
При присваивании переменных ссылки на объекты обобществляются.
y = "abc"
x = y
x # "abc"
После выполнения присваивания x = y и x, и y ссылаются на один и тот же объект:
x.object_id # 53732208
y.object_id # 53732208
Если объект изменяемый, то модификация, примененная к одной переменной, отражается и на другой:
x.gsub!(/а/, "x")
y # "хbс"
Однако новое присваивание любой из этих переменных не влияет на другую:
# Продолжение предыдущего примера
x = "abc"
y # по-прежнему равно "хbс"
Изменяемый объект можно сделать неизменяемым, вызвав метод freeze:
x.freeze
x.gsub!(/b/,"y") # Ошибка!
Символ в Ruby ссылается на переменную по имени, а не по ссылке. Во многих случаях он может вообще не ссылаться на идентификатор, а вести себя как некая разновидность неизменяемой строки. Символ можно преобразовать в строку с помощью метода to_s.
Hearts = :Hearts # Это один из способов присвоить
Clubs = :Clubs # уникальное значение константе,
Diamonds = :Diamonds # некий аналог перечисления
Spades = :Spades # в языках Pascal или С.
puts Hearts.to_s # Печатается "Hearts"
Продемонстрированный выше фокус с "перечислением" был более осмыслен на ранних этапах развития Ruby, когда еще не было класса Symbol, а наличие двоеточия перед идентификатором превращало его в целое число. Если вы пользуетесь таким трюком, не предполагайте, что фактическое значение символа будет неизменным или предсказуемым - просто используйте его как константу, значение которой неважно.
1.3.3. Модули и классы-примеси
Многие встроенные методы наследуются от классов-предков. Особо стоит отметить методы модуля Kernel, подмешиваемые к суперклассу Object. Поскольку класс Object повсеместно доступен, то и добавленные в него из Kernel методы также доступны в любой точке программы. Эти методы играют важную роль в Ruby.
Термины "модуль" и "примесь" - почти синонимы. Модуль представляет собой набор методов и констант, внешних по отношению к программе на Ruby. Его можно использовать просто для управления пространством имен, но основное применение модулей связано с "подмешиванием" его возможностей в класс (с помощью директивы include). В таком случае он используется как класс-примесь.
Этот термин очевидно заимствован из языка Python. Стоит отметить, что в некоторых вариантах LISP такой механизм существует уже больше двадцати лет.
Не путайте описанное выше употребление термина "модуль" с другим значением, которое часто придается ему в информатике. Модуль в Ruby - это не внешний исходный текст и не двоичный файл (хотя может храниться и в том, и в другом виде). Это объектно-ориентированная абстракция, в чем-то похожая на класс.
Примером использования модуля для управления пространством имен служит модуль Math. Так, чтобы получить определение числа π, необязательно включать модуль Math с помощью предложения include; достаточно просто написать Math::PI.
Примесь дает способ получить преимущества множественного наследования, не отягощенные характерными для него проблемами. Можно считать, что это ограниченная форма множественного наследования, но создатель языка Мац называет его одиночным наследованием с разделением реализации.
Отметим, что предложение include включает имена из указанного пространства имен (модуля) в текущее. Метод extend добавляет объекту функции из модуля. В случае применения include методы модуля становятся доступны как методы экземпляра, а в случае extend - как методы класса.
Необходимо оговориться, что операции load и require не имеют ничего общего с модулями: они относятся к исходным и двоичным файлам (загружаемым динамически или статически). Операция load читает файл и вставляет его в текущую точку исходного текста, так что начиная с этой точки становятся видимы все определения, находящиеся во внешнем файле. Операция require аналогична load, но не загружает файл, если он уже был загружен ранее.
Программисты, только начинающие осваивать Ruby, особенно имеющие опыт работы с языком С, могут поначалу путать операции require и include, которые никак не связаны между собой. Вы еще поймаете себя на том, что сначала вызываете require, а потом include для того, чтобы воспользоваться каким-то внешним модулем.