Философия Perl
В языке Perl к идеям Unix добавились достижения других языков программирования, и все это было переработано в соответствии с лингвистическими принципами и требованиями практического применения языка. Положения философии языка Perl были изложены Ларри Уоллом в его знаменитой книге "Программирование на Perl" и во множестве статей и интервью. Они часто заключены в форму изящных и остроумных афоризмов. Один из них гласит: "Perl разработан так, чтобы легко решать простые задачи, а трудные делать возможными". А эмблемой Perl стал верблюд - домашнее животное, не блистающее красотой и изяществом, но обладающее уникальными способностями для выполнения трудной, кажущейся невозможной, работы в экстремальных условиях.
Perl создавался как практичный язык, а какая же практичность без быстроты? Программы на Perl традиционно отличаются высокой скоростью выполнения и по быстродействию сравнимы с откомпилированными Unix-утилитами. Быстрота работы достигается за счет того, что исполняющая система Perl читает исходный текст Perl-программы и компилирует его "на лету", затем сразу интерпретирует откомпилированную программу. Говоря об этой уникальной исполняющей системе, сочетающей в себе компилятор и интерпретатор, принято называть ее perl (строчными буквами, в отличие от языка программирования Perl).
Ларри Уолл в шутку (в которой, как водится, есть немалая доля истины) провозгласил три главных добродетели программиста: лень, нетерпение, самомнение (laziness, impatience, hubris). И Perl спроектирован так, чтобы соответствовать этим качествам разработчика. "Ленивый" программист, часто ограниченный во времени, может написать программу максимально компактно и быстро, поскольку в Perl есть множество способов кратко и просто записать довольно сложные алгоритмы. К тому же любые символы не являются обязательными, если их отсутствие не меняет смысла программы. Например, обычную условную конструкцию
if ($x > 0) { print($y / $x); }
можно написать и по-другому - без пробелов и скобок, переместив условие в конец оператора:
print$y/$x if$x>0;
Часто внешние обстоятельства побуждают нас к быстрейшему достижению цели. Но при программировании на Perl терпение программиста подвергается минимальному испытанию, поскольку Perl-программа запускается без предварительной компиляции и выполняется очень быстро. И наконец, система программирования Perl предлагает необычайно широкий набор средств, чтобы реализовать самые амбициозные проекты любого программиста, даже с гипертрофированным самомнением.
Гуманные принципы, заложенные в язык Perl, нацелены на создание комфортной обстановки при разработке программ как для новичка, так и для опытного программиста. Одним из них стал принцип DWIM (Do What I Mean - "делай то, что я имею в виду"), в соответствии с которым в большинстве случаев исполняющая система Perl обеспечивает интуитивные ожидания автора программы без дополнительных уточнений с его стороны.
В языке Perl учтены многие психологические особенности программистов, в том числе даже программистская склонность "к экономии усилий". Например, более часто употребляемые конструкции языка записываются кратко, а редко используемые - длиннее. В этом заключается так называемый принцип "кодирования Хаффмана", название которого восходит к широко используемому методу сжатия данных битовыми последовательностями переменной длины, предложенному Дэвидом Хаффманом (D.A. Huffman).
Принцип "отсутствия встроенных ограничений", которому при всякой возможности следуют разработчики Perl, предполагает максимум свободы для программиста, например: длина имени переменной может достигать 252, в строках могут храниться любые двоичные данные, строка может занимать всю доступную память, объем используемой памяти ограничивается только ОС.
В следующих лекциях будут затронуты и другие принципы и положения философии Perl, а также проиллюстрированы уже упомянутые.
Культура Unix
Решающее влияние на развитие языка Perl оказала среда Unix, в которой он разрабатывался. С самого начала эта операционная система создавалась небольшой группой программистов для самих себя. Поэтому принципы, заложенные в ней, ориентированы на удобство повседневного применения человеком: все делалось максимально функционально, кратко, единообразно. Например, большинство системных настроек хранится в обычном текстовом виде, так что их может читать и исправлять человек, вооруженный простым текстовым редактором. (Подумать только, что это было сделано во времена, когда памяти было так мало, что старались экономить даже биты данных!)
Для тех, кто знаком с операционной системой Unix, этот материал не будет новым. Но многим программистам, работающим с MS-DOS и Windows, важно познакомиться с принципами программирования, основанного на инструментальных средствах (software tools), которое зародилось и развивалось вместе с ОС Unix. О них написали замечательную книгу известные программисты Брайан Керниган (Brian W. Kernighan) и Филип Плоджер (Philip Plauger). Вот основные положения этого подхода.
Для решения некоторой задачи разрабатываются программы небольшого размера, каждая из которых выполняет одну функцию решаемой задачи.Поставленная задача решается путем взаимодействия небольших программ за счет последовательной обработки данных каждой из них.При разработке этих небольших программ следует ориентироваться на их максимально независимое использование, чтобы их можно было применять для решения других задач. Таким образом, постепенно создаются инструментальные средства (ИС) для дальнейшего универсального применения.Большинство инструментальных средств разрабатываются в виде программ, представляющих из себя фильтры, которые читают поток данных из стандартного ввода и записывают обработанные данные в стандартный вывод.Объединение инструментальных средств в приложения производится средствами командного языка ОС: перенаправление ввода-вывода, создание программных конвейеров (направление выходного потока одной программы на вход другой).Основным форматом хранимых данных для инструментальных средств выступают текстовые файлы, одинаково хорошо подходящие для программной обработки и чтения их человеком.Для эффективной обработки слабо структурированной текстовой информации применяются регулярные выражения (средства поиска по шаблонам, о которых речь пойдет в лекции 8).
Эти несложные правила определяют особенную технологию разработки программ, при которой создаются и накапливаются гибкие инструментальные средства, легко настраиваемые и удобно комбинируемые, с помощью которых можно решать широкий круг задач. При этом отдельные инструментальные средства часто объединяются в неожиданные комбинации, изначально не предусмотренные авторами при их разработке. Это действительно очень продуктивный подход, давно и широко применяемый среди программирующих в среде ОС Unix. Вместо продолжительной разработки и отладки одной сложной многофункциональной программы, максимально используются готовые проверенные и надежные компоненты - инструментальные средства. При необходимости сравнительно быстро создаются несколько недостающих инструментальных средств (нестандартный диалоговый ввод, необычно форматированный отчет), также зачастую пригодных для дальнейшего применения. Perl развил идею инструментальных средств, функциональность многих Unix-утилит была реализована в конструкциях языка, а сам Perl стал идеальным средством для "склеивания" нескольких приложений в большие системы. Воспитанный на идеях Unix, Ларри Уолл сказал про свое детище: "Perl - это переносимая концентрация культуры Unix, оазис среди пустыни..."
Лингвистические корни Perl
Во время обучения в университете Ларри Уолл получил не только компьютерное, но и лингвистическое (а также химическое и музыкальное) образование, и это, несомненно, сильно повлияло на особенности языка Perl. (Воспитанный в религиозной семье, молодой Ларри даже собирался стать миссионером и посвятить свою жизнь обращению в христианство туземцев, при необходимости создавая для туземных языков письменность, чтобы перевести на них Библию!) Рассказывая об истоках Perl, Ларри Уолл приводил схему, воспроизведенную на рис. 1.2, на которой показано, что Perl появился в результате слияния нескольких, на первый взгляд, несовместимых идей и дисциплин.
Рис. 1.2. Факторы, повлиявшие на создание Perl
Возможно, главная заслуга Ларри как автора Perl заключается в том, что ему удалось создать язык, учитывающий свойства и принципы естественного языка: ситуативную многозначность конструкций, разумную избыточность (и за счет этого стилевое разнообразие), максимальную адаптированность к различному уровню знаний носителей языка, гибкость и выразительность синтаксических средств. Все это придает особый творческий вкус самому процессу "сочинительства" на этом языке. Пишущие о языке Perl невольно употребляют термины "идиома", "метафора", "синоним", "контекст" и т.п., обычно применяемые к естественным языкам. А сам Ларри Уолл, описывая язык Perl, широко пользуется лингвистическими терминами: существительное, глагол, предложение, единственное и множественное число, местоимение. Выдающийся лингвист Б.Л. Уорф заметил: "Язык формирует наш способ мыслить и определяет, о чем мы можем думать". Эту же мысль подтверждает Дж. Бентли в книге "Жемчужины творчества программистов", описывая случай, когда именно особенности языка программирования APL натолкнули разработчика на оригинальное решение задачи с массивами. В этом смысле Perl как язык для воплощения замыслов программиста, не сковывает фантазию разработчика, дает ему максимальную свободу самовыражения, а иногда даже подсказывает нестандартные решения. При разработке языка Perl были использованы многие лингвистические принципы. Перечислим наиболее важные из них.
Важное значение имеет принцип повторного использования. Человеческие языки тяготеют к использованию ограниченного набора конструкций для выражения разных значений и их повторному применению в различных контекстах. В соответствии с этим принципом, в Perl одни и те же конструкции языка имеют различный смысл, а их однозначное понимание определяется контекстом использования.
Принцип контекста тесно связан с предыдущим. Контекст используется в естественных языках для правильной интерпретации смысла выражения. Подчиняясь этому принципу, в языке Perl, например, многие функции возвращают одно значение или список в зависимости от контекста вызова: требует ли синтаксис выражения единичного или множественного значения.
Принцип смыслового подчеркивания в естественных языках служит для привлечения внимания к важной части высказывания. При этом выделяемая часть обычно ставится в начало предложения. В Perl программист может воспользоваться этим принципом для акцентирования смысла, выбрав простое предложение с модификатором или условную конструкцию, например:
$we->shall(do($it)) if $you->want($it); # или if $you->want($it) { $we->shall(do($it)) }
Принцип свободы в естественных языках предполагает, что всегда есть несколько вариантов выражения одной и той же мысли. Как и в естественных языках, в Perl одного и того же результата можно достичь несколькими способами, используя различные выразительные средства языка. Это так называемый принцип TIMTOWTDI- сокращение читается "Тим Тоуди" и расшифровывается как "There is more than one way to do it": "есть более одного способа сделать что-то". В соответствии с ним каждый разработчик выбирает тот вариант языковой конструкции, который больше подходит ему в конкретной ситуации, больше соответствует его стилю или уровню знания языка.
Подобный подход полностью противоположен строго формальному взгляду на языки программирования, когда главными целями разработки становятся однозначность и минимизация языковых конструкций. Но с точки зрения психологии и языкового мышления "лингвистический подход" во многом более продуктивен, как это ни парадоксально! Ведь он стимулирует творчество, привлекая человеческий опыт применения естественного языка, - и писать программы на Perl становится увлекательно и интересно. Наверное, поэтому программирующие на Perl так любят словечко "fun" (весело, забавно).
Ларри не раз повторял, что Perl задумывался как язык, предполагающий постоянное развитие. Поэтому в процессе его совершенствования, как и при развитии "человеческих" языков, из других языков программирования было позаимствовано все лучшее, практичное и удобное для разработчика. На становление Perl повлияли языки Ada, Basic, Fortran, Lisp, Pascal и, конечно, язык C. Perl впитал в себя разные течения компьютерной науки: процедурное, модульное, функциональное и объектно-ориентированное программирование, макрообработку текста, а кроме этого - культуру ОС Unix, с ее богатым набором команд и утилит, стройной продуманной архитектурой и унифицированным подходом к представлению данных.
Развитие Perl
Система программирования Perl стабильно развивается в течение многих лет: в 1988 году вышла версия 2.0, в 1989 году выпущена версия 3.0, в 1991 году - очередная версия 4.0. В 1994 году появилась версия 5.0, при подготовке которой язык был почти полностью переписан, в него были добавлены модули и возможности объектно-ориентированного программирования. На момент написания этого учебника последней рабочей версией Perl была 5.8.7. Сейчас основные работы по развитию языка выполняет группа примерно из 200 добровольных разработчиков из разных стран, называемых perl-porters. Текущий координатор Perl-проекта, ответственный за его развитие и сопровождение, шутливо называется pumpking (от pumpkin holder - "держатель тыквы"). Информация о состоянии разработки Perl доступна на сайте dev.perl.org. А руководит разработкой языка по-прежнему Ларри Уолл, носящий звание архитектора языка (language designer). Ежегодно на конференции Perl-разработчиков Ларри Уолл выступает с традиционной речью "The State of the Onion" ("Состояние луковицы"), в которой всегда образно и оригинально, с присущим ему юмором говорит о месте Perl среди современных технологий, о его состоянии и развитии.
В 2000 году на 4-й Конференции Perl-программистов по инициативе Джона Оруанта (Jon Orwant), редактора "The Perl Journal", было принято решение о разработке Perl 6 - полностью переработанной версии языка. Затем прошло широкое обсуждение многочисленных предложений пользователей Perl по его улучшению и развитию. Ларри Уолл подвел итоги этого обсуждения в серии посланий разработчикам (так называемых "апокалипсисов"), в которых были изложены основные проектные решения. После этого началась работа над новой версией. В ходе разработки язык полностью перепроектирован и переписывается "с нуля", в него добавлено множество новшеств и дополнений. Но при этом планируется обеспечить максимальную совместимость с большинством существующих Perl-программ. К разработке привлекаются многие программисты из сообщества Perl. Ларри Уолл говорит: "Perl 5 появился как результат переделки языка Perl мной. Я хочу, чтобы Perl 6 стал переделкой Perl со стороны сообщества и переделкой самого сообщества". Параллельно с разработкой 6-й версии языка создана и совершенствуется виртуальная машина Parrot, в среде которой выполняется Perl 6, но которая может использоваться для исполнения и других динамических языков программирования. Во главе разработки стоят известные Perl-программисты: главным разработчиком "внутренностей" нового языка является Дэн Сугальски (Dan Sugalski), Чип Зальценберг (Chip Salzenberg) - основной проектировщик Parrot, а менеджером проекта стала Эллисон Рэндал (Allison Randal). Важным промежуточным этапом при переходе на Perl 6 станет проект Ponie - версия Perl 5, исполняемая на Parrot.
Сообщество Perl
К настоящему времени в мире образовалось многочисленное международное сообщество программистов, пишущих на Perl (шутливо называемое Perlfolk - "народ Perl"). По всему миру созданы группы пользователей языка Perl. Некоторые (но далеко не все) из них зарегистрированы в списке на сайте www.pm.org. Развитию, продвижению и распространению языка Perl способствовало немало выдающихся программистов, среди них: Тим Банс (Tim Bunce), Грэхем Барр (Graham Barr), Малькольм Битти (Malcolm Beattie), Хуго Ван Дер Занден (Hugo van der Sanden), Илья Захаревич (Ilya Zakharevich), Ник Инг-Симмонс (Nick Ing-Simmons), Гурусами Сарати (Gurusamy Sarathy), Линкольн Штейн (Lincoln Stein) и многие другие, а также тысячи поклонников этого языка во всем мире. Большую поддержку языку Perl и всему движению программного обеспечения с открытыми исходниками (open source software) оказывает известный книжный издатель Тим О'Рейлли (Tim O'Reilly).
Энтузиастами из разных стран написано огромное число модулей, расширяющих возможности Perl, которые распространяются через "Всеобъемлющую сеть Perl-архивов" CPAN (Comprehensive Perl Archive Network). Это грандиозное собрание модулей начал Андреас Кениг (Andreas Kеnig), а сейчас координатором проекта выступает Яркко Хиетаниеми (Jarkko Hietaniemi). Модули в архиве CPAN хорошо документированы, снабжены проверочными тестами, их легко устанавливать и удобно использовать. Авторы модулей постоянно совершенствуют их, а в тестировании принимают участие тысячи добровольцев, так что качество исполнения весьма высокое. На сайте CPAN и его зеркалах хранится громадное количество модулей для решения самых разных задач: от работы с биологическими данными и музыкой в формате MP3 до утилит шифрования и интерфейсов к самым экзотическим базам данных. Самые популярные модули, такие как CGI.pm, включены в стандартную поставку системы программирования Perl.
Для языка Perl написана очень полная и подробная документация. Ее можно изучить через web-интерфейс на сайте www.perl.com/doc/. Она также поставляется вместе со всеми версиями Perl и доступна в диалоговом режиме через утилиту просмотра документации perldoc, входящую в состав дистрибутива Perl. Например, чтобы запросить оглавление документации по Perl, нужно выполнить команду
perldoc perl
О языке Perl написано много совершенно замечательных книг, среди них нужно особо выделить классические книги издательства O'Reilly с изображениями животных на обложке. Пожалуй, вот самые знаменитые книги из этой серии:
"Книга с ламой" ("the Llama Book"), в русском переводе "Изучаем Perl" - отличный учебник для начального знакомства с языком, написанный известным "Perl- проповедником" Рэндалом Шварцем (Randal L. Schwartz)."Книга с верблюдом" ("the Camel Book"), в переводе на русский "Программирование на языке Perl" - подробное и всесторонее описание Perl и его философии, изложенное автором языка Ларри Уоллом."Книга с бараном" ("the Ram Book"), "Perl. Сборник рецептов" - внушительный сборник готовых решений на Perl для множества типичных задач, составленный разработчиками языка Томом Кристиансеном (Tom Christiansen) и Натаном Торгингтоном (Nathan Torkington).
Программистов, пишущих на Perl, объединяет не только любовь к этому языку, но и особый азартный и озорной дух сообщества разработчиков, которые умеют не только отлично работать, но и весело отдыхать. Веселый тон сообществу задает все тот же Ларри Уолл, известный шутник и балагур, который в официальной документации дает такое озорное определение языка: "На самом деле Perl обозначает Паталогически Эклектичный Распечатыватель Чепухи, но только не говорите никому, что это сказал я". И сам язык Perl тоже часто используется для развлечения. Например, существует состязание по созданию "стихов на Perl" - компилируемых Perl-программ, читаемых как осмысленное стихотворение на английском языке. Регулярно проводится Obfuscated Perl Contest - конкурс на самую туманную программу на Perl с использованием наиболее неудобочитаемых и запутанных конструкций языка. Есть также соревнование по написанию так называемых "однострочников" (one-liners) - полноценных и полезных программ на Perl, которые состоят из одной строки, обычно вводимой в качестве параметра при запуске интерпретатора Perl. Познакомиться с некоторыми полезными однострочниками можно, прочитав серию статей Бена Окопника (Ben Okopnik) для "Linux-газеты", выдержанных в детективном духе, в блестящем переводе Павла Соколова на сайте gazette.linux.ru.net.
Создание Perl
Язык программирования Perl создал американский программист Ларри Уолл (Larry Wall) в 1987 году, когда он работал системным программистом в компании Unisys. Цели, которые преследовал Ларри при разработке нового языка программирования, отражены в его названии - PERL, которое позднее стало расшифровываться как Practical Extraction and Report Language, то есть "практический язык извлечения "данных" и "создания" отчетов". (Нетрудно заметить, что первые буквы всех слов названия составляют слово PEARL - "жемчуг". Одна из легенд о происхождении Perl гласит, что в то время уже существовал язык с таким названием, поэтому Ларри сократил название на одну букву, не изменив произношения. По иронии судьбы, сегодня тот язык не помнит никто, кроме историков, а Perl известен всему миру. Хотя, по другой версии, Ларри назвал созданный им язык по имени своей невесты.
Рис. 1.1. Создатель языка Perl - Ларри Уолл
После того как 18 декабря 1987 года была выпущена 1-я версия языка Perl, он быстро распространился среди пользователей сети Usenet. Несмотря на то, что в операционной системе (ОС) Unix, для которой был создан Perl, уже имелись многочисленные и разнообразные средства для обработки текстовой информации (awk, csh, grep, sed и другие), новый язык полюбился огромному числу системных администраторов и программистов. Он был легок в изучении и применении: синтаксис похож на С, Perl-программы не требовалось предварительно компилировать, исходные тексты было легко модифицировать. А самое главное - это был действительно очень практичный язык: с его помощью легко решалось большинство повседневных задач - от самых простых до очень сложных. Активно пользуясь языком Perl, программисты из разных стран направляли Ларри Уоллу предложения добавить в него новые возможности или улучшить имеющиеся. Постепенно Perl превратился из средства обработки текстов в среде Unix в мощную универсальную систему программирования. В середине 1990-х годов после победоносного распространения WWW (World Wide Web) Perl стал излюбленным инструментом web-мастеров для создания динамических сайтов и Internet-программирования. Благодаря своим мощным встроенным средствам работы с текстовыми данными Perl широко используется для обработки информации в форматах HTML и XML. Кроме того, Perl стал идеальным языком для быстрого создания прототипов сложных приложений, которые затем нетрудно превратить в реально действующие.
О его успехе и широком признании говорит тот факт, что Perl стал непременным компонентом любой поставки ОС семейства Unix (например, FreeBSD, Linux или Solaris). Кроме этого, к настоящему времени Perl реализован практически для всех современных аппаратных платформ (суперкомпьютеры, RISC, Macintosh, PC, наладонные компьютеры и т. д.) и операционных систем (AIX, Linux, MacOS, MS-DOS, NetWare, OS/2, QNX, Solaris, Windows, VMS - всех не перечесть!). Это дает возможность легко переносить популярные Perl-программы из одного операционного окружения в другое. (К слову сказать, примеры к этому курсу лекций проверялись под операционными системами SuSE Linux 10.0, MS Windows XP Professional SP2, и MS Pocket PC 2003 Premium Edition v. 4.20). Несомненно, его широкому применению способствовало и то, что он распространяется бесплатно на условиях одной из лицензий: либо GNU General Public License (GPL), либо Artistic License - на выбор. Но главное, что в нем есть все средства, чтобы отлично выручать профессионалов и неопытных программистов, когда требуется быстро решать разные системные и прикладные задачи - от самых простых до весьма сложных. В результате Perl стал одним из самых успешных проектов движения open source (с открытыми исходными кодами) - наряду с Apache, Linux, PHP и Python.
Но прежде всего популярность Perl связана с тем, что Ларри Уолл создал действительно необычный язык: принципы его разработки сильно отличаются от применявшихся в программировании до этого. Новаторский характер Perl связан с уникальными особенностями личности автора языка, Ларри Уолла, и его разносторонними интересами.
Установка Perl
Пользователи одной из ОС семейства Unix, скорее всего, будут пользоваться уже установленной системой программирования Perl, поставляемой с ОС. Но если Perl не установлен, то исходные тексты самой свежей версии всегда можно загрузить с сайта CPAN и скомпилировать, руководствуясь поставляемой подробной документацией. Готовые откомпилированные дистрибутивы Perl для самых разных операционных систем перечислены на сайте CPAN (www.cpan.org/ports/). Все, что нужно для установки Perl на компьютеры Apple, можно найти на сайте www.macperl.com. Для пользователей MS Windows можно порекомендовать удобный дистрибутив от компании ActiveState (www.activestate.com/Products/ActivePerl/) или комплект PXPerl (pixigreg.com/?pxperl), включающий в себя множество полезных библиотек, а также рабочие реализации Perl 6 и Parrot для тех, кто хочет ознакомится с возможностями новой версии. Тем, кто намерен заниматься разработкой на Perl приложений для Интернета, можно посоветовать дистрибутив Perl в комплекте с сервером Apache и большинством необходимых модулей. Его можно загрузить с сайта perl.apache.org.
Установка Perl из бинарного дистрибутива обычно не представляет трудностей и сводится к распаковке файлов из загруженного архива. Для удобства работы имя каталога с исполняемыми файлами perl добавляется в системный список путей для поиска исполняемых программ (в переменную окружения PATH). Обычно все необходимые действия по установке выполняет программа-инсталлятор. После завершения установки нужно проверить доступность исполняющей системы perl. Это можно сделать, выполнив такую команду (в терминальном окне Unix, в командном окне Windows или в окне интерпретатора cmd на Pocket PC):
perl -v
На экране должны появиться сообщения, описывающие версию языка и авторские права:
This is perl, v5.8.7 built for MSWin32-x86-multi-thread
Copyright 1987-2005, Larry Wall
Perl may be copied only under the terms of either the Artistic License or the GNU General Public License, which may be found in the Perl 5 source kit.
Complete documentation for Perl, including FAQ lists, should be found on this system using `man perl' or `perldoc perl'. If you have access to the Internet, point your browser at http://www.perl.org/, the Perl Home Page.
Если вы увидели подобное сообщение, значит, Perl корректно установлен и готов к использованию, так что можно уже приступать к его изучению. Чем мы и займемся, начиная со следующей лекции.
Complete documentation for Perl, including FAQ lists, should be found on this system using `man perl' or `perldoc perl'. If you have access to the Internet, point your browser at http://www.perl.org/, the Perl Home Page.
Если вы увидели подобное сообщение, значит, Perl корректно установлен и готов к использованию, так что можно уже приступать к его изучению. Чем мы и займемся, начиная со следующей лекции.
| © 2003-2007 INTUIT.ru. Все права защищены. |
Числа
Редкая компьютерная программа обходится без использования числовых литералов. В программе на Perl числа записываются самым естественным образом. Так, например, выглядят десятичные целые числа, со знаками и без:
12 -34 +56
Столь же привычно выглядят и десятичные дробные числа, положительные и отрицательные. Целая часть по англоязычной традиции отделяется от дробной части десятичной точкой. Целая или дробная часть числа может не записываться, если она равна нулю:
.12 34. -456.78 +9.0
Для удобства чтения исходной программы человеком большие числа могут записываться с символом подчеркивания "_" в качестве разделителя разрядов:
123_456 -7_890_098 1_000_000_000_000
Очень маленькие или очень большие числовые значения, целые или дробные, удобно записывать в экспоненциальной форме (также называемой "научной" нотацией):
123E-4 -56e+7 8e9
Латинская буква "E" (заглавная или строчная) в подобных литералах читается как "умноженное на 10 в степени", то есть соответствует арифметическому выражению 123*10-4. Знак "+" у основания и степени числа необязателен.
Иногда требуется записывать числа не в десятичной, а в других системах счисления. Для записи шестнадцатеричных чисел применяется префикс 0x. В этой системе счисления каждая цифра представляет 4 бита данных, а буквами от A до D (независимо от их регистра) обозначаются дополнительные "цифры" от 10 до 15. Так записываются в шестнадцатеричном виде числа 13, -10, 53392, и 1024:
0x0d -0x0A 0xD090 0x400
В некоторых случаях (например, при записи атрибутов файла в Unix) нагляднее изобразить числа в восьмеричной системе счисления. Обратите внимание, что восьмеричные числа записываются с ведущим нулем, а каждая цифра из диапазона от 0 до 7 представляет 3 бита данных, так что все числовые литералы из одних цифр с ведущим нулем рассматриваются как восьмеричные числа. Вот как будут выглядеть в восьмеричном виде числа 292, -438, 511, и 1024:
0444 -0666 0777 02000
Когда нужно представить двоичные числа, то перед ними ставится признак двоичной системы счисления 0b (каждая цифра 0 или 1 представляет 1 бит). Вот числа 17, -85, 238 и 1024, записанные как двоичные литералы:
0b00010001 -0b01010101 0b1110_1110 0b10000000000
Что касается внутреннего представления чисел в Perl, то они всегда хранятся в виде чисел с плавающей точкой двойной точности, что гарантирует максимальную точность вычислений. При необходимости предусмотрена возможность переключиться на целочисленную арифметику. Удобно и то, что при выводе числовые литералы, записанные в любой системе счисления, автоматически преобразуются к удобочитаемому десятичному виду.
Интерполяция переменных
Значения переменных, как и escape-последовательности, могут интерполироваться, если они помещены в строковый литерал, заключенный в двойные кавычки. Этим широко пользуются в программах на Perl для удобного формирования строк, в которые нужно подставить вычисленные значения переменных. Например, так:
"Прочитано $n строк" "Используемая версия Perl = $]" "Письмо для $name отправлено по адресу $email"
Благодаря разыменовывающему префиксу $, переменные хорошо различимы в строковых литералах. При интерполяции в качестве имени переменной рассматривается максимальная последовательность символов, которая может быть идентификатором. Поэтому нужно быть внимательным в случаях, когда после имени переменной в строке нет знаков препинания или пробелов. Например, при вставке в строку переменной $delimiter следующим образом:
"One$delimiterTwo"
будет подставлено значение несуществующей переменной $delimiterTwo. Чтобы явно отделить имя вставляемой переменной от последующих символов, нужно имя переменной после префикса заключить в фигурные скобки, вот таким образом:
"One${delimiter}Two"
Если в строковый литерал нужно включить символ доллара, не являющийся префиксом переменной, то можно заключить литерал в одинарные апострофы или "экранировать" символ доллара (отменить его специальное значение), поставив перед ним обратную косую черту:
'переменная $var интерполируется' "переменная \$var не интерполируется"
в языке командных интерпретаторов Unix,
В языке Perl, как и в языке командных интерпретаторов Unix, комментарий начинается с символа # и продолжается до конца строки:
$lecture_number = 2; # комментарий, занявший часть строки # А это комментарий, занимающий всю строку
В первой строке программы на Perl можно увидеть особый комментарий: он начинается с символов #! (называемых shebang, от названия символов - sharp и bang), и в нем указывается путь к исполняющей системе perl (полный путь от корня файловой системы). В операционных системах семейства Unix эта строчка помогает сделать программу на Perl исполняемой (если установить для файла программы флаг, "исполняемый" командой chmod +x program.pl). В операционной среде Windows такой комментарий требуется использовать в CGI-программах для web-сервера Apache. Этот комментарий также удобен тем, что в нем можно указывать параметры для исполняющей системы Рerl: например, флаг -w для вывода дополнительных предупреждений компилятора:
#!C:\usr\local\perl\bin\perl -w
Контексты
Весьма удобно, что преобразования между строками и числами выполняются автоматически в зависимости от контекста выражения, в котором они используются. В языке Perl для уточнения смысла языковых конструкций часто используется понятие контекста, под которым понимается программное окружение элемента языка (переменной, подпрограммы и так далее), определяющее его использование. Скалярные переменные, рассмотренные в этой лекции, используются в скалярном контексте (подразумевающем использование одного значения). А он, в свою очередь, может подразделяться на строковый и числовой контекст. Например, в переменную помещено число:
$year = 1987
При использовании ее в числовом контексте (например, в арифметическом выражении для сложения с другим числом) будет использовано числовое значение переменной. При использовании этой же переменной в строковом контексте (например, в операторе вывода) будет произведено преобразование внутреннего представления числа к строке. Другой пример: если переменной не присвоено никакое значение, то в числовом контексте ее значением будет 0, а при использовании ее в строковом контексте - пустая строка (''). К счастью, в большинстве случаев программисту вообще не приходится задумываться о контекстах, поскольку обычно perl выполняет как раз то, что имел в виду автор программы (в полном соответствии с упоминавшимся в первой лекции принципом DWIM). Но знание контекста помогает разобраться с тонкостями использования синтаксических конструкций языка Perl. В следующих лекциях мы познакомимся с другими контекстами, например, списочным и логическим.
Литералы
Perl - очень практичный язык, и изучить его основы довольно просто. Поскольку большинство синтаксических конструкций Perl основаны на языке С, то для программистов, знающих языки C, C++, C#, Java, JavaScript, Python или PHP, синтаксис Perl будет очень знакомым. Но и тот, кто раньше писал на языке Pascal, Fortran или Basic, легко привыкнет к нотации Perl. Нетрудно будет и тем, кто не знает ни одного языка программирования, поскольку Perl спроектирован так, чтобы новичок смог научиться писать на небольшом подмножестве языка, а затем постепенно углублялся в его тонкости. Знакомство с языком Perl мы начнем с правил записи литералов - непосредственного представления в программе значений данных таких как числа и строки. Иногда литералы неправильно называют константами, под которыми в программировании чаще имеют в виду имена, представляющие неизменяемые данные.
Переменные
Как известно, переменные - это программные объекты для хранения во время выполнения программы данных об объектах реального мира. В Perl имеются две основные разновидности данных: строки и числа, называемые скалярными данными, то есть данными, представляющими единичное значение. К скалярам также относятся ссылки, которые будут рассмотрены в лекции 11.
Для хранения скалярных данных предназначены скалярные переменные, каждая из которых может содержать одно значение. Перед именем такой переменной ставится символ $, обозначающий скалярную величину ($ - это стилизованное "s", то есть scalar). Далее, в лекции 5, будет рассмотрен другой тип переменных - массивы, которые содержат множественные значения, логически связанные вместе. В массивах может одновременно хранится несколько скалярных значений, и имена массивов предваряются символом @ (@ - это стилизованное "a", то есть array). Поначалу эти "забавные символы" (funny characters, шутливо называемые "оккультными знаками" - sigils) перед именами переменных кажутся непривычными и даже лишними. Но позже вам раскроется глубокий смысл и удобство этих символов, официально называемых разыменовывающими префиксами. На первый взгляд очевидно, что они своим видом напоминают, какое значение содержит переменная - единичное или множественное. Скаляры представляют в Perl лингвистическое понятие единственного числа, а массивы - множественного числа. Вообще, переменные воплощают грамматическую идею существительных, в отличие от процедур или функций, исполняющих в программе роль глаголов.
Для именования пользовательских переменных в Perl применяются правила, обычно действующие и в других языках:
в имени допускается использовать латинские буквы, символы подчеркивания, которые приравниваются к буквам, и цифры; имя переменной должно начинаться с буквы (длина имени переменной практически не ограничивается).
В Perl имена переменных принято записывать строчными буквами, при необходимости разделяя слова в имени символом подчеркивания, например:
$website $catch22 $user_name $input_record_counter $this_is_an_example_of_a_very_long_variable_name
В большинстве процедурных языков каждую переменную в программе требуется объявлять, определяя, какой тип данных допустимо хранить в ней: например, boolean, character, string, byte, short, integer, long, real, float или double. В Perl можно вводить переменные в любом месте программы без объявления. Чтобы использовать переменную, надо просто упомянуть ее имя в программе, обычно это происходит при присваивании ей начального значения.
$background_color = 0xFFF; $version_number = 5.8; $www_site = "www.perl.com"; $email_address = 'larry@wall.org';
Если значение переменной не присвоено, в ней хранится специальное неопределенное значение undef. Неопределенность значения переменной можно проверить с помощью встроенной функции defined(), возвращающей истинное значение, если значение переменной определено. Одна и та же переменная может поочередно иметь неопределенное значение или хранить значение любого из основных типов, например, строку или число (целое или дробное):
$variable; $variable = 'Строка'; $variable = 25; $variable = 3.141592653;
В именах переменных заглавные и строчные буквы различаются, поэтому приведенные ниже имена относятся к совершенно разным переменным:
$language $Language $LanguagE $LaNgUaGe
Необъявленные переменные имеют глобальную область видимости в пределах пакета. Область видимости переменных определяется рамками программных единиц: блоков, подпрограмм, пакетов, о которых подробно будет рассказано в лекциях 12 и 13. Чтобы задать область видимости переменных, нужно их объявить явно. Для объявления переменных применяются такие ключевые слова:
my - переменные с лексической областью видимости;our - глобальные переменные с лексической областью видимости;local - временное скрытие глобальных переменных.
В одном объявлении можно перечислить несколько переменных. Объявляемым переменным рекомендуется сразу присваивать начальные значения, например:
local $_ = 25 my ($buffer = '', $count = 0, $end_of_file = 0) our $version = 2.5, $author = 'Mike Shock'
Различия между этими типами переменных будут подробно рассмотрены в лекциях, посвященных подпрограммам и модулям. А пока, памятуя об общих правилах хорошего стиля программирования и требованиях к надежности программ, постараемся свести к минимуму использование глобальных переменных. Для этого достаточно взять за правило преимущественно использовать лексические переменные, объявляемые с помощью ключевого слова my. Применение переменных с лексической видимостью также сокращает расход памяти, поскольку они автоматически уничтожаются при выходе из области видимости.
Специальные переменные
В языке Perl существует большое число предопределенных переменных, хранящих разного рода текущую системную и пользовательскую информацию. Они называются специальными переменными, а их имена обычно состоят из одного специального символа. Вот некоторые из специальных переменных:
$_ область ввода или поиска по образцу, используемая по умолчанию $. номер текущей считанной строки из текущего входного файла $/ разделитель входных записей (обычно - символ новой строки \n) $] номер версии Perl (например, 5.008007) $0 имя файла текущей исполняемой Perl-программы $@ сообщение об ошибке при выполнении в блоках eval или do $! текущий номер ошибки или сообщение об ошибке $^E уточненное сообщение об ошибке $^T время начала выполнения программы (в формате функции time)
Некоторые специальные переменные доступны только для чтения, значения же других могут изменяться по усмотрению программиста. Поскольку нелегко запомнить назначение специальных переменных по их "очень специальным" именам, существует указание компилятору (use English), которое позволяет обращаться к ним по более понятным длинным именам, например:
$ARG вместо $_ $INPUT_LINE_NUMBER вместо $. $INPUT_RECORD_SEPARATOR,$RS вместо $/ $PERL_VERSION вместо $] $PROGRAM_NAME вместо $0 $EVAL_ERROR вместо $@ $OS_ERROR, $ERRNO вместо $! $EXTENDED_OS_ERROR вместо $^E $BASETIME вместо $^T
Полный список специальных переменных с их именами, а также советы по их использованию с отличными примерами всегда можно узнать из документации, вызвав справку утилитой
perldoc perlvar
О специальной переменной $_ следует поговорить особо. По своему назначению она выполняет роль местоимения "это" или "этот" (английские it или this). Ее употребляют, чтобы обратиться к обрабатываемому в текущий момент значению или порции данных. Эту переменную еще называют "переменной по умолчанию" или "буферной переменной", и многие встроенные функции в Perl-программе работают именно с этой переменной, если явно не указан другой аргумент. Например, при чтении из файла в нее может помещаться введенная строка, а функция print без параметров печатает значение переменной по умолчанию $_.
Большинство специальных переменных являются глобальными, и программисту нужно быть очень осторожным при изменении их значений, так как в других частях программы и в подключаемых модулях может предполагаться их стандартное значение. Чтобы избежать нежелательной модификации таких переменных, нужно в каждой подпрограмме или блоке перед их изменением явно объявить их с помощью описателя local:
local $save_value = $_;
Тогда при выходе из блока будет восстановлено предыдущее значение специальной переменной.
Строки
В языке Perl нет специального обозначения для отдельных символов, в нем есть только символьные строки, которые иногда могут состоять из одного символа. Строковые литералы заключаются либо в двойные кавычки, либо в апострофы, называемые также одинарными кавычками, например:
"Это строка." "А" 'это другая строка' '.'
Иногда в строковых литералах требуется представить специальный символ (управляющий символ или символ, отсутствующий на клавиатуре). Для этого используется так называемая escape-последовательность (называемая также управляющей последовательностью) - это символ "\" (backslash, обратная косая черта), за которым следует один или несколько символов. Все знаки управляющей последовательности представляют один символ в строковом литерале. Например:
\a звонок (Alert, bell) или 0x07 в 16-теричном представлении \b возврат на шаг (Backspace) или 0x08 \e символ "эскейп" (Escape) или 0x1B \f прогон страницы (Form feed) или 0x0C \n новая строка (Newline) или 0x0A \r возврат каретки (Return) или 0x0D \t табуляция (Tabulation) или 0x09 \033 восьмеричный код символа (например, 033) \x1b шестнадцатеричный код символа (например, 1B) \Cc управляющая последовательность (например, Control+C) \x{263A} двухбайтный символ набора Unicode (например, ?) \N{sigma} именованный символ набора Unicode (например, ?) \" символ двойной кавычки (quote) \' символ одинарного апострофа (apostrophe) \\ символ обратной черты (backslash) \$ любой другой символ, как он есть (например, знак доллара)
В литеральных строках, заключенных в двойные кавычки, выполняется замена каждой escape-последовательности на соответствующее значение специального символа. Такая подстановка называется интерполяцией, например:
"символ перевода на новую строку:\n" "слова\t,разделенные\t табуляцией" "вставка \"кавычек\" в литерал, заключенный в кавычки"
Если интерполяция управляющих последовательностей не требуется, то строковый литерал нужно заключить в одинарные апострофы:
'обратная косая с буквой n:\n' 'здесь \t - это обратная косая и буква t' 'вставка \'апострофов\' в литерал, заключенный в апострофы'
В этом случае из escape-последовательностей только \' и \\ заменяются на символы апострофа и обратной черты. А остальные последовательности, такие как '\n' или '\x00', представляют обычные символы. Если необходимо вставить в строковый литерал апострофы, то строку заключают в двойные кавычки, и наоборот:
'книга "Изучаем Perl"' "книга 'Изучаем Perl'"
Строковые литералы, заключенные в одинарные апострофы или в двойные кавычки, могут располагаться в программе на нескольких строках, например:
'А это пример строкового литерала, расположенного в программе на нескольких строках'
Поскольку здесь сохраняются невидимые символы перехода на новую строку, многострочные литералы удобно использовать для записи текста, предназначенного для вывода на печать на нескольких строках. Строковые литералы могут не содержать ни одного символа. Это так называемые "пустые строки", которые записываются как два апострофа или две кавычки без пробела между ними ('' или "").
Альтернативные способы записи строковых литералов будут рассмотрены в лекции 7, в которой излагаются возможности строковых данных и приемы работы со строками.
Встроенная документация
В Perl нет многострочных комментариев, подобных /* … */ в языке C или Java. (Хотя эту возможность можно добавить, если подключить модуль Acme::Comment, доступный в хранилище модулей CPAN.) Но если требуются комментарии из нескольких строк, то можно воспользоваться командами системы документирования Perl, называемой POD (от английского "Plain Old Documentation" - "старая добрая документация"). Такой многострочный комментарий можно записать в виде
=pod Знак = должен располагаться в самом начале строки. Текст этого комментария фактически является документацией в формате POD, встроенной в текст программы. Конец комментария (=cut) также должен быть в начале строки. =cut
POD представляет из себя систему разметки текста, в том числе программной документации, который можно просматривать, печатать или конвертировать в другой текстовый формат, например, в HTML. Документация может храниться в текстовых файлах, обычно с суффиксом pod. Но благодаря тому, что компилятор perl игнорирует текст, окруженный командами POD, документацию можно встраивать в нужные места исходного текста программы. Вот наиболее часто используемые команды POD для оформления документации на программу, которые встречаются при чтении исходных текстов на Perl:
=pod Начало документации (использовать не обязательно). =headN текст заголовка Заголовок N-го уровня. Уровень N может быть от 1 до 4. =over N Абзац с отступом в N знаков, например, начало списка. =item заглавие элемента Начало элемента списка. =back Окончание списка. =cut Окончание POD-документации, возврат к тексту программы.
Прочитать встроенную в программу POD-документацию в отформатированном виде можно с помощью поставляемой утилиты просмотра:
perldoc program_with_pod
Описание в формате POD можно преобразовать в web-страницу поставляемой в комплекте с perl утилитой:
pod2html --outfile=program.html program_with_pod
Конечно, возможностей у системы POD гораздо больше. Узнать о них можно из поставляемой с дистрибутивом Perl документации, прочитав ее с помощью утилиты просмотра документации:
perldoc perlpod
В этой лекции изложены сведения о литералах и переменных - "молекулах" языка Perl. Они служат основой для создания выражений-"клеток", по воле программиста превращающихся в "живые организмы" - программы на языке Perl, многие из которых проживают долгую жизнь, развиваясь и принося пользу людям. В нескольких следующих лекциях будет излагаться "анатомия" Perl, без знания которой нельзя приступать к написанию программ...
perldoc perlpod
В этой лекции изложены сведения о литералах и переменных - "молекулах" языка Perl. Они служат основой для создания выражений-"клеток", по воле программиста превращающихся в "живые организмы" - программы на языке Perl, многие из которых проживают долгую жизнь, развиваясь и принося пользу людям. В нескольких следующих лекциях будет излагаться "анатомия" Perl, без знания которой нельзя приступать к написанию программ...
| © 2003-2007 INTUIT.ru. Все права защищены. |
Арифметические операции
Конечно же, в Perl, как и в других языках программирования, есть традиционные арифметические операции:
* умножение (например, 2 * 2 будет 4) / деление (например, 11 / 2 будет 5.5) + сложение (например, 111 + "999" будет 1110) - вычитание (например, '26' - 1 будет 25)
Обратите внимание на особенность арифметических операций в Perl - в них могут участвовать и строки. При этом, попадая в числовой контекст, строковое представление числа автоматически преобразуется к соответствующему числовому значению. Это очень удобно, но нужно быть внимательным при преобразовании к числам строк, содержащих не-цифровые символы. Символ, не применяемый для записи десятичного числа, прерывает преобразование строки в число, например:
' +.25x7' + 1 будет 1.25 (то есть ' +0.25' + 1 или 0.25 + 1) 'x.25+7' + 1 будет 1 (то есть '' + 1 или 0 + 1) '10_000' + 1 будет 11 (то есть '10' + 1 или 10 + 1)
В Perl есть еще две очень удобные арифметические операции, которые имеются не во всех языках программирования:
** возведение в степень (например, 2 ** 5 будет 32) % деление по модулю или остаток от деления (например, 11 % 3 будет 2)
Именованные унарные операции
К унарным операциям также относится операция вызова функции. Многие встроенные функции языка Perl, которые будут рассмотрены в последующих лекциях, в действительности являются именованными унарными операциями. Они могут записываться в традиционном для функций виде с круглыми скобками или как унарные операции без скобок: sin($x) или sin $x. В таблице 3.1 приведены математические функции и встроенные функции работы со временем.
| abs $x | абсолютное значение $x | abs -25 | 25 |
| atan2 $y, $x | арктангенс y/x в интервале от -р до + р | atan2 25,5 | 1.37340077 |
| cos $x | косинус $x | cos 25 | 0.99120281 |
| exp $x | возвращает e в степени $x | exp 0.25 | 1.28402542 |
| int $x | целая часть от $x | int 25.25 | 25 |
| log $x | натуральный логарифм $x | log 25 | 3.21887582 |
| rand | случайное дробное число от 0 до 1 | rand | 0.97265625 |
| rand $x | случайное число от 0 до $x | rand 25 | 23.0430603 |
| srand | начинает новую случайную последовательность для rand | srand | 1 |
| sin $x | синус $x | sin 25 | -0.1323518 |
| sqrt $x | квадратный корень из $x | sqrt 25 | 5 |
| time | число секунд с начала отсчета (обычно с 01.01.1970) | time | 1139738006 |
| localtime | текущая или указанная дата и время | localtime | Sun Feb 12 14:55:25 2006 |
Наверное, одной из самых популярных встроенных функций можно назвать функцию print, выводящую список своих операндов в стандартный поток вывода (обычно на консоль), например:
print "Версия Perl=$]"; # вывести номер версии Perl print 2474.918 / 381.65; # печатать частное от деления print "Укажите количество чисел: "; # напечатать запрос
Подробно об операциях ввода-вывода будет рассказано в лекции 9, где также будут изучены операции проверки файлов - другая разновидность именованных операций.
Истина и ложь
В Perl нет специальных литералов для обозначения истинного и ложного значения, подобно true и false в других языках программирования. Необходимость вычислить истинность или ложность выражения определяется логическим контекстом. Логический (или булев) контекст является разновидностью скалярного строкового, поэтому значение выражения преобразуется к строке. Если после преобразования выражения получается пустая строка (не содержащая ни одного символа) либо строка, состоящая из одного символа '0' (цифры "нуль"), то значение выражения считается ложным. Значения всех других выражений считаются истинными. Иногда результат вычисления истинности или ложности выражения может показаться немного непривычным, например:
'' или "" пустая строка, поэтому - "ложь" 0 или 0.0 0 преобразуется в '0', поэтому - "ложь" +0 или -0 0 преобразуется в '0', поэтому - "ложь" 5-(3+2) равно 0, который преобразуется в '0', поэтому - "ложь" undef неопределенное значение дает в результате '', поэтому - "ложь" '1' или 'false' не пустая строка и не '0', поэтому - "истина" '00' или '0.0' не пустая строка и не '0', поэтому - "истина" '-0' или '+0' не пустая строка и не '0', поэтому - "истина" '0 but true' не пустая строка, значит - "истина"
Истинность или ложность значения выражения вычисляется для логических операций и операций сравнения.
Логические операции
Логические операции создают логический контекст выражения, поэтому эти операции возвращают строку '1' при истинном значении выражения и пустую строку (''), если оно ложное. Обозначение традиционных логических операций в Perl также заимствованы из языка C:
! логическое НЕ (например, ! undef($x) ) && логическое И (например, $d >= 1 && $d <= 31 ) || логическое ИЛИ (например, $m eq 'Dec' || $m eq 'Jan')
Результат операции логическое И будет истинным лишь тогда, когда истинны оба операнда, причем второй операнд вычисляется только тогда, когда первый операнд истинный). Операция логическое ИЛИ возвращает истинный результат, если один из операндов истинный, при этом второй операнд вычисляется только тогда, когда первый операнд ложный. Операция логическое НЕ (или логическое отрицание) меняет значение своего операнда на противоположное. Особенности вычисления логических операций часто применяются в Perl для выполнения действий в зависимости от условия. Например, вывести на печать результат при условии, если он положителен, можно так:
$result > 0 && print $result;
В языке Perl есть еще один набор логических операций, так называемых логических операций с низким приоритетом. Они эквивалентны упомянутым выше логическим операциям, но имеют почти самый низкий приоритет по сравнению с другими операциями.
not логическое НЕ (например, not undef($x)) and логическое И (например, $d >= 1 and $d <= 31) or логическое ИЛИ (например, $m eq 'D' or $m eq 'J' or $m eq 'F') xor логическое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (например, $d==1 xor $m eq 'J')
Операция логическое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ возвращает истинный результат, если операнды имеют различное значение, а когда оба операнда имеют одинаковое значение (истинное или ложное), то эта операция возвращает "ложь". Низкоприоритетные логические операции тоже применяются для условного выполнения действий.
Операции присваивания
В Perl присваивание является бинарной операцией. Ее левым операндом может быть переменная или другая конструкция языка, в которой можно хранить значение. Такая конструкция называется Lvalue ("L-значение", от английского left value), то есть "стоящая в левой части присваивания". Правым операндом может быть любое выражение, а значением выражения присваивания будет значение левого операнда. Например:
$num = 5 * 5 $str = 'Happy New Year!'
Поскольку присваивание - это обычная операция, она может участвовать в выражении не один раз, при этом вычисление происходит справа налево:
$n1 = $n2 = 25; # иначе говоря: $n2 = 25; $n1 = $n2;
Подобно языку C, в Perl имеются составные операции присваивания, совмещающие вычисление результата операции над левым и правым операндами с присваиванием этого результата левому операнду. То есть обычную запись присваивания результата операции переменной
переменная = переменная операция выражение
можно записать в сокращенной форме с использованием составного присваивания:
переменная операция= выражение
В записи составных операций между знаком операции и знаком равенства не должно быть пробела. Вот список допустимых составных операций присваивания с примерами использования:
**= присвоить результат возведения в степень ($n **= 3) *= увеличить в ($n *= 4 значит увеличить $n в 4 раза) /= уменьшить в ($n /= 5 значит уменьшить $n в 5 раз) %= присвоить остаток от деления на ($n %= 6) += увеличить на (например, $n += 7 значит прибавить к $n число 7) -= уменьшить на (например, $n -= 8 значит вычесть из $n число 8) &&= И с присваиванием ($n &&= 2 значит присвоить $n=2, если $n истинно) ||= ИЛИ с присваиванием ($n ||= 2 т.е. присвоить $n=2, если $n ложно) &= И с присваиванием ($n &= 2 значит выполнить над $n операцию &2) |= ИЛИ с присваиванием ($n |= 2 т. е. выполнить над $n операцию |2) ^= ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с присваиванием ($n ^= 2 т. е. $n =$n ^ 2) <<= сдвинуть влево и присвоить ($n<<=2 значит сдвинуть $n на 2 разряда влево) >>= сдвинуть вправо и присвоить ($n>>=2 т. е. сдвинуть $n на 2 разряда вправо) .= сцепить и присвоить ($n .= '2' значит сцепить $n с '2') x= повторить и присвоить ($n x= 2 значит сцепить $n с собой 2 раза)
Составные операции присваивания привлекают программистов компактной формой записи и тем, что они часто выполняются более эффективно.
Операции сдвига
Бинарные побитовые операции сдвига выполняются над двоичными разрядами целого числа: значение левого операнда поразрядно сдвигается влево или вправо на число разрядов, указанное правым операндом. При этом освобождающиеся двоичные разряды заполняются нулями.
<< побитовый сдвиг влево (0b1010 << 2 даст результат 0b101000) >> побитовый сдвиг вправо (0b1010 >> 3 даст результат 0b000001)
Операции сравнения
В Perl есть отдельные наборы операций для сравнения чисел и строк. Обозначения операций сравнения чисел совпадают с обозначениями операций в других языках, основанных на синтаксисе языка C. В следующих примерах предположим, что в переменной $n хранится значение 25:
== равно (не путайте с присваиванием (=), например, $n == 4 ложно) != не равно (например, $n != 8*2 истинно) < меньше, чем (например, $n < '16.08' ложно) > больше, чем (например, $n > 9 истинно) <= меньше или равно (например, $n <= 26 истинно) >= больше или равно (например, $n >= 24 истинно) <=> числовое сравнение (например, $n <=> 64 вернет результат -1)
Последняя операция числового сравнения <=> (называемая на программистском жаргоне spaceship - "космический корабль, челнок"), возвращает значение -1, 0 или 1, если первый операнд операции соответственно меньше, равен или больше второго. Все эти операции создают числовой контекст, и строковые операнды этих операций перед сравнением преобразуются к числам. Например, сравнения 123 == ' 123' или '+123' == '123x' преобразуются к 123 == 123. Поэтому пустая строка считается равной нулю.
Обозначения операций сравнения строк похожи на обозначения сравнений в языке программирования Fortran. Они применяются, когда сравниваемые величины нужно рассматривать как строки. При сравнении строковых значений учитывается их положение в кодовой таблице символов: чем ближе к началу таблицы, тем меньше значение. В следующих примерах предположим, что в переменной $s хранится 'a':
eq равно (например, $s eq 'a' истинно) ne не равно (например, $s ne 'Y' истинно) lt меньше, чем (например, $s lt 'z' истинно) gt больше, чем (например, $s gt '9' истинно) le меньше или равно (например, $s le 'b' истинно) ge больше или равно (например, $s ge 'Z' истинно) cmp строковое сравнение (например, $s cmp 'Z' вернет результат -1)
Последняя операция строкового сравнения cmp, так же, как операция числового сравнения <=>, возвращает одно из значений: -1, 0 или 1, если первый операнд операции соответственно меньше, равен или больше второго. При сравнении строк имеет значение их длина и содержащиеся в них пробелы: равными считаются посимвольно совпадающие строки одинаковой длины. Операции сравнения строк устанавливают строковый контекст, поэтому их числовые операнды преобразуются к строкам. При этом строковое сравнение чисел дает своеобразный результат, например, '20' больше '100', поскольку '2' находится в таблице символьных кодов позже, чем '1'. Проверка на частичное совпадение строк, которая часто требуется при обработке текста, выполняется с помощью регулярных выражений, которые будут рассмотрены в лекции 8.
Операции управления вычислениями
Кроме логических операций, управляющих вычислением выражений, в Perl есть другие операции, которые управляют вычислением нескольких выражений. Это операция "запятая", (или операция вычисления последовательности выражений) которая вычисляет сначала свой левый, а затем правый операнд. При этом значением выражения с этой операцией будет значение правого операнда, хотя это значение часто просто отбрасывается. Операция "запятая" применяется там, где по правилам языка должно быть одно выражение, но при этом нужно выполнить несколько вычислений. Например:
$row++, $col++ # увеличить значения двух счетчиков $a = rand 5, $b = int $a # присвоить $a случайное число $x+=1, $y=5, $z=$x/$y # то же, что ($x+=1, $y=5), $z=$x/$y
Операция выбора (или условная операция) - это единственная в Perl тернарная операция, в которой участвуют три операнда. Первый операнд - условное выражение, определяющее результат операции: если первый операнд истинный, то результатом будет значение второго операнда, иначе - значение третьего операнда. После первого операнда ставится знак вопроса, а после второго - двоеточие. Например:
($n < 0) ? 0 : --$n $temperature < 20 ? 'холодно' : 'тепло'
Побитовые операции
Побитовые операции (bitwise operators) выполняются над двоичными разрядами операндов. Унарная операция побитовое НЕ (или побитовое отрицание, или побитовое дополнение) меняет каждый разряд операнда на противоположный. Бинарные операции побитовое И, побитовое ИЛИ и побитовое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ выполняют соответствующую двоичную операцию поразрядно над левым и правым операндами. Если операнды числовые, то они преобразуются в целые числа, имеющие гарантированную длину не менее 32 разрядов.
~ побитовое НЕ (~ 0b1101 даст результат 0b0010) & побитовое И (0b1010 & 0b0110 даст результат 0b0010) | побитовое ИЛИ (0b1010 | 0b0110 даст результат 0b1110) ^ побитовое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ( 0b1010 ^ 0b0110 даст 0b1100)
Эти операции могут выполняться над строками. При этом выполняются поразрядные операции над соответствующими битами двух строк, и считается, что более короткая строка дополняется в конце нулевыми разрядами до размера длинной.
Приоритеты и ассоциативность операций
Очередность выполнения операций в выражении определяется их приоритетами и ассоциативностью, но она может быть изменена с помощью скобок. Приоритет определяет порядок вычисления операций в выражении: операции с более высоким приоритетом вычисляются раньше. Например, приоритет у операций умножения и деления выше, чем у сложения и вычитания. Ассоциативность определяет порядок вычислений, если в выражении используются операции с одинаковыми приоритетами. Операции с ассоциативностью слева вычисляются обычным образом, слева направо. Но из двух операций, имеющих ассоциативность справа, первой вычисляется стоящая справа. Например:
$a ** $b ** $c # ассоциативность справа, т.е. $a**($b**$c) $a * $b / $c # ассоциативность слева, т.е. ($a * $b) / $c $a && $b && $c # ассоциативность слева, т.е. ($a && $b) && $c $a = $b = $c # ассоциативность справа, т.е. $a = ($b = $c) $a | $b ^ $c # ассоциативность слева, т.е. ($a | $b) ^ $c
В таблице 3.2 приводится полный список операций, перечисленных в порядке убывания приоритетов, с указанием их ассоциативности. В этой таблице даны все операции языка Perl, в том числе и не рассмотренные в этой лекции. Многие из них будут изучены в следующих лекциях.
| Слева | 24 | термы и операции над списками (справа налево) |
| Слева | 24 | -> (вызов метода, разыменование) |
| Не ассоциативные | 22 | ++ -- (автоинкремент, автодекремент) |
| Справа | 21 | ** (возведение в степень) |
| Справа | 20 | ! ~ \ + - (логическое НЕ, побитовое отрицание, операция ссылки, унарный плюс, унарный минус) |
| Слева | 19 | =~ !~ (привязка к шаблону: совпадение, несовпадение) |
| Слева | 18 | * / % х (умножение, деление, деление по модулю, повторение строки) |
| Слева | 17 | + - . (сложение, вычитание, конкатенация строк) |
| Слева | 16 | << >> (побитовый сдвиг влево или вправо) |
| Не ассоциативные | 15 | именованные унарные операции и операции над файлами |
| Не ассоциативные | 14 | < > <= >= lt gt le ge (меньше, больше, меньше или равно, больше или равно и их строковые эквиваленты) |
| Не ассоциативные | 13 | == != <=> eq ne cmp (равно, не равно, сравнение и их строковые эквиваленты) |
| Слева | 12 | & (побитовое И) |
| Слева | 11 | | ^ (побитовое ИЛИ, побитовое исключающее ИЛИ) |
| Слева | 10 | && (логическое И) |
| Слева | 9 | || (логическое ИЛИ) |
| Не ассоциативные | 8 | .. ... (не включающие или включающие граничные значения диапазоны) |
| Справа | 7 | ?: (операция выбора или условная операция) |
| Справа | 6 | = += -= *= и т. д. (присваивание и присваивание с вычислением) |
| Слева | 5 | , => (запятая и запятая-стрелка) |
| Не ассоциативные | 4 | операции над списками (слева направо) |
| Справа | 3 | not (логическое НЕ) |
| Слева | 2 | and (логическое И) |
| Слева | 1 | or xor (логическое ИЛИ, логическое исключающее ИЛИ) |
В Perl имеется большое количество операций, в том числе и весьма экзотических. Поэтому, если возникает сомнение в порядке их вычислений, то всегда можно использовать скобки для управления очередностью вычислений в выражении.
Понимание изложенного в этой лекции материала о скалярных операциях совершенно необходимо для разработки программ на Perl, хотя запоминать все приведенные здесь операции совершенно излишне. Операции и выражения являются основой для освоения материала о синтаксических правилах языка Perl, о которых пойдет речь в следующей лекции.
В Perl имеется большое количество операций, в том числе и весьма экзотических. Поэтому, если возникает сомнение в порядке их вычислений, то всегда можно использовать скобки для управления очередностью вычислений в выражении.
Понимание изложенного в этой лекции материала о скалярных операциях совершенно необходимо для разработки программ на Perl, хотя запоминать все приведенные здесь операции совершенно излишне. Операции и выражения являются основой для освоения материала о синтаксических правилах языка Perl, о которых пойдет речь в следующей лекции.
| © 2003-2007 INTUIT.ru. Все права защищены. |
Прочие операции
Перечень операций в языке Perl не ограничивается рассмотренными в этой лекции. По мере изучения других разделов будут описаны другие, более специализированные операции. Например, нам наверняка понадобится операция чтения строки из стандартного входного потока (обычно связанного с системной консолью). Она обозначается символами <> и по- английски называется diamond, что на русский лучше всего перевести как "кристалл" (хотя встречается русское название "ромб"). Эта операция считывает очередную строку и возвращает ее значение:
$line = <> # считать в $line строку из стандартного ввода
В следующих лекциях продолжится разговор об особенностях применения уже изученных и новых операций при работе в разных ситуациях и с другими структурами данных.
Строковые операции
В Perl есть бинарные операции, применяемые только к строкам: конкатенация (или сцепление) двух строк, обозначаемая символом "точка", и репликация (или повторение), обозначаемая латинской строчной буквой "x", поскольку в результате этой операции строка "умножается" указанное число раз.
. конкатенация (например, 'X' . '=' . '25' даст строку 'X=25') x репликация (например, 'Дa!' x 3 даст в результате строку 'Дa!Дa!Дa!')
Операция сцепления создает строковый контекст. Поэтому если ее операнды - числа, то они преобразуются в строки, например:
'100' . '3' даст в результате строку '1003' 100 . 3 тоже даст в результате строку '1003'
В левой части операции повторения ожидается строка, а в правой - число повторений. Если в правой части операции повторения стоит строка, то она преобразуется к числу. Причем, если правый операнд операции повторения - дробный, то берется его целое значение, а если он отрицательный или равен нулю, то результатом повторения будет пустая строка:
100 x 3 даст в результате строку '100100100' 100 x 3.9 даст в результате строку '100100100' 100 x 0 или 100 x .1 или 100 x 'x3' даст в результате пустую строку '' 100 x -20 даст в результате пустую строку ''
Рассмотренная ранее операция автоинкремента может особым образом применяться к строкам, состоящим только из латинских букв и цифр. Для таких строк выполняется увеличение значения каждого символа, начиная с правого, с переносом разрядов влево, как у чисел. При этом символ 'a' становится 'b', 'b' становится 'c' и так далее, а 'z' становится 'a' с увеличением значения символа слева. Следующие примеры поясняют сказанное:
$s = 'xzz'; $s++; даст в результате строку 'yaa' $s = 'XZZ'; $s++; даст в результате строку 'YAA' $s = 'xy9'; $s++; даст в результате строку 'yz0'
При этом операция автодекремента, примененная к символьным строкам, не обладает "магическим" действием: буквенная строка, как обычно, преобразуется к нулю, который уменьшается на единицу.
Унарные операции
Из языка программирования C заимствованы операции увеличения и уменьшения на единицу, или автоинкремента и автодекремента соответственно. В отличие от перечисленных выше бинарных операций, имеющих два операнда, это унарные операции с одним операндом, применяемые к переменным. Эти операции изменяют значение своего операнда, чем отличаются от большинства других операций, не изменяющих значения операндов. Они могут записываться как в префиксной форме, когда знак операции стоит перед именем переменной, так и в постфиксной форме (также называемой суффиксной), когда знак операции стоит после переменной:
++ автоинкремент или увеличение на 1 (например, $n++ или ++$n) -- автодекремент или уменьшение на 1 (например, $n-- или --$n)
В префиксной форме значением выражения будет значение операнда после изменения, а в постфиксной - значение операнда до изменения. Особенности применения префиксной и постфиксной форм можно показать на таком простом примере:
$n = 25; # начальное значение переменной $n $x1 = $n++; # в $x1 сохранено 25, затем в $n стало 26 $x2 = ++$n; # в $n стало 27 и оно сохранено в $x2 $x3 = --$n; # в $n стало 26 и оно сохранено в $x3 $x4 = $n--; # в $x4 сохранено 26, затем в $n стало 25 --$n; # и наконец $n уменьшилось до 24
Хотя выражение с операцией автоинкремента или автодекремента возвращает значение, часто оно отбрасывается, а сама операция применяется только для изменения значения переменной, что является побочным эффектом ее выполнения. Например:
++$done_count; # увеличиваем счетчик обработанных строк $left_count--; # уменьшаем счетчик оставшихся строк
В отличие от других языков, в Perl эти операции могут применяться не только к целочисленным, но и к дробным значениям переменных:
$f = 2.5; # начальное значение переменной $f $f++; # теперь в $f стало 3.5
Операции автоинкремента и автодекремента более естественны, чем используемые в других языках эквивалентные выражения наподобие $n = $n + 1 (которые так шокируют математиков). К тому же они обычно и более эффективно реализованы.
В Perl есть операции унарный минус и унарный плюс, применяемые к числовым и строковым значениям. Например, если в переменной $n содержится число, в $s - строка, а в $x - любое значение, то унарные знаки подействуют так:
- унарный минус ($n = -$n; сменит знак числа в $n на противоположный) - унарный минус ($s = -$s; добавит перед строкой в $s символ '-') + унарный плюс ($x = +$x; не изменит значения любой переменной)
Поскольку унарный плюс не изменяет значения выражения, он может применяться в ситуации, когда синтаксис требует наличия разделителя, а пробел использовать нежелательно. Например, при указании выражения для вычисления Рerl в командной строке.
Выражения
Операции (также называемые операторами) в Perl многочисленны и разнообразны, с их помощью образуются арифметические, логические, строковые и другие выражения - конструкции, вычисляющие некоторый результат, хотя он не всегда может использоваться. Элементы выражения, над которыми производится операция, называются операндами. Результат операции в Perl может зависеть от контекста, в котором она выполняется. Но часто и сама операция устанавливает определенный контекст, влияющий на преобразование операндов. Конкретные правила вычисления выражений будут изложены при подробном рассказе о каждой из операций.
Блоки и составные предложения
Простые предложения, составленные из выражений, выполняются одно за другим, образуя простую последовательность действий. Последовательность может помещаться в блок - один или несколько предложений, обрамленных фигурными скобками, которые рассматриваются как единое целое. Блоки применяются для группировки программных конструкций, а также для задания области видимости переменных. Точка с запятой может не ставиться в конце последнего предложения в блоке (как это делается в языке Pascal), но лучше ее ставить всегда, на случай, если позднее добавится еще одно предложение. Блок предложений может быть частью управляющей конструкции, такой как цикл или условный оператор. А блок, который не входит ни в одну управляющую конструкцию, называется голым блоком (bare block).
{ # начало блока # последовательность предложений, # образующих тело блока } # конец блока
Кроме последовательности, в Perl имеются составные предложения, состоящие из выражений и блоков. Составные предложения записываются с помощью ключевых слов (keywords) - специальных слов языка, которые крайне не рекомендуется (а в других языках просто запрещено) применять в качестве имен переменных или подпрограмм. Составные предложения часто называют управляющими структурами, поскольку они предназначены для управления порядком выполнения действий в программе, организуя, например, ветвления и циклы.
Циклы
Как известно, циклом называется управляющая конструкция для повторения действий в программе, а однократное выполнение предложений в цикле называется итерацией. В Perl существует множество различных способов задать циклическую обработку данных. Один из них - это операторы управления циклом. Если требуется повторение действий в зависимости от истинности условия, можно воспользоваться циклом while (называемый также циклом с предусловием), в котором каждый раз перед выполнением цикла проверяется условие продолжения: если оно истинно, то блок тела цикла повторяется, иначе цикл заканчивается и выполняется следующее предложение программы.
while (условие) { # проверка истинности условия продолжения # действия, выполняемые, # пока условие истинно } # продолжение программы
Например, можно воспользоваться таким циклом while для вывода на системную консоль десяти случайных чисел от 0 до 1, сгенерированных встроенной функцией rand:
$i = 0; while ($i < 10) { # повторять, пока счетчик не достиг 10 print "\n", rand; # вывести с новой строки случайное число $i++; # увеличить счетчик повторений }
Иногда удобнее для управления циклом задавать условие окончания цикла. В этом случае применяется цикл until, в котором каждый раз перед выполнением тела цикла проверяется условие окончания повторений: если оно истинно, цикл заканчивается и выполняется следующее предложение программы, а если условие ложно, то блок тела цикла выполняется еще раз.
until (условие) { # проверка истинности условия окончания # действия, выполняемые, # пока условие ложно } # продолжение программы
Предыдущий пример вывода случайных чисел можно переписать с использованием цикла until:
$i = 0; until ($i == 10) { # закончить, когда счетчик достигнет 10 print "\n", rand; # вывести с новой строки случайное число $i++; # увеличить счетчик повторений }
Другая управляющая конструкция - цикл for также применяется для повторения действий с проверкой условия продолжения. Но в нем предусмотрены два дополнительных выражения для управления циклом. Первое из них выполняется один раз перед выполнением цикла, и в нем обычно выполняются начальные действия, такие как инициализация переменных. Второе выражение выполняется каждый раз после выполнения тела цикла и перед проверкой условия продолжения работы цикла. Структура этого цикла выглядит так:
for ( первое выражение; условие; второе выражение) { # действия, выполняемые, # пока условие истинно } # продолжение программы
В заголовке цикла могут отсутствовать одно или оба выражения, а в случае отсутствия условия оно считается истинным. Однако при этом должны оставаться две точки с запятой, разделяющие выражения. Снова перепишем приведенный выше пример, на этот раз используя цикл for:
for ($i=0; $i<10; $i++) { # повторить 10 раз, увеличивая $i print "\n", rand; # вывести с новой строки случайное число }
Еще один тип цикла предназначен для перебора всех элементов списка, для чего каждый его элемент последовательно помещается в указанную переменную. Это цикл foreach:
foreach переменная (список) { # # работа с переменной, содержащей # текущий элемент обрабатываемого списка }
Примеры использования цикла foreach будут приведены в лекции лекции 5, посвященной спискам. В ней будет рассмотрено еще несколько конструкций, также выполняющих повторение действий.
Модификаторы
Порядок выполнения действий в простом предложении можно задавать с помощью модификаторов выражений. За любым выражением может стоять один из следующих модификаторов:
выражение if выражение выражение unless выражение выражение while выражение выражение until выражение выражение foreach список
Модификатор задает условие выполнения (в случае if или unless) или повторения (в случае while, until или foreach) выражения. Выражение модификатора вычисляется в первую очередь, хотя и стоит в конце конструкции. Хотя модификаторы похожи на условные и циклические управляющие конструкции, но они формируют простые предложения и поэтому не могут быть вложенными. Приведенную выше конструкцию выбора можно переписать с использованием условных модификаторов:
SWITCH: { $t = -36, redo SWITCH unless defined $t; $say = 'холодно', last SWITCH if $t < 10; $say = 'прохладно', last SWITCH if $t < 18; $say = 'тепло', last SWITCH if $t < 27; $say = 'жарко'; }
Иногда удобно задавать повторение действия с помощью циклических модификаторов, например:
++$count, --$sum while (rand < 0.1); $random = rand until $random > 0.7;
Применение модификаторов делает программу легче для понимания, поскольку акцент переносится на основное действие, стоящее в начале предложения. К тому же запись упрощается, так как не используется блок, а условное выражение в модификаторе можно не заключать в круглые скобки.
Оформление программы
Каждый автор волен оформлять свои программы в удобном для него стиле. Perl не навязывает разработчику никаких ограничений. Общепринятые рекомендации по стилю оформления программ изложены в разделе стандартной документации, который можно просмотреть с помощью команды:
perldoc perlstyle
В соответствии c устоявшимися традициями, типичная программа на языке Perl скорее всего будет выглядеть примерно так:
# вводные комментарии к программе use strict; # включение дополнительной... use warnings; # ... диагностики # use Env; # подключение нужных модулей (см. лекцию 13) # package main; # объявление пакета (см. лекцию 13)
my $message = 'Привет!'; # объявление переменных и print $message; # запись алгоритма программы
# описание форматов отчета (см. лекцию 10) # описание подпрограмм (см. лекцию 12) __END__ # необязательное обозначение конца программы
В этой лекции рассмотрены синтаксические правила составления предложений на языке Perl, изучив которые, можно начинать писать законченные программы. Многообразие синтаксических конструкций позволяет автору, исходя из своих предпочтений, применять любые из конструкций-синонимов для выражения особенностей алгоритма задачи. Дополнительные сведения о синтаксисе предложений, снабженные многочисленными примерами, можно узнать, выполнив Perl-утилиту вывода документации:
perldoc perlsyn
Прагмы
В программе на Perl, помимо предложений и комментариев, применяются прагмы - указания компилятору и исполняющей системе выполнить какие-либо действия или начать работать в определенном режиме. Прагмы позволяют управлять поведением программы при компиляции и выполнении, их довольно много, и полное их описание можно найти в документации. Очень рекомендуется в начало любой программы включать прагмы, отвечающие за более тщательную проверку правил и ограничений:
use strict; # ограничить применение небезопасных конструкций use warnings; # выводить подробные предупреждения компилятора use diagnostics; # выводить подробную диагностику ошибок
Дополнительная диагностика компилятора поможет избежать многих ошибок при выполнении программы. Обычно прагмы могут включаться в любом месте программы с помощью ключевого слова use и выключаться при необходимости с помощью ключевого слова no, например:
use integer; # включить целочисленные вычисления print 10 / 3; # результат: 3 no integer; # отключить целочисленные вычисления print 10 / 3; # результат: 3.33333333333333
С помощью прагмы use constant можно определять в программе именованные константы, которые по традиции записываются заглавными буквами. Это делается таким образом:
use constant PI => 3.141592653; # число пи
С помощью прагмы use locale в программе включается действие национальных системных установок для некоторых встроенных функций, например, при работе со строками на русском языке:
use locale;
По ходу изучения материала следующих лекций будут рассмотрены другие полезные прагмы, а в лекции 13 будет описано применение use для подключения внешних модулей.
Пробельные символы
Программа на Perl пишется в свободном формате. Это означает, что ее можно записывать сплошным текстом, вставляя для удобочитаемости между термами и знаками операций любое количество пробельных символов (whitespace) таких как пробел, символ табуляции или перевод строки. По желанию автора можно прервать выражение до или после терма и продолжить его на следующей строке. Можно, конечно, вообще не применять пробельных символов, но записывать программу в таком виде:
$count=0;$count++;$result='Итого='.$count."\n";1;
Но это считается дурным тоном. Да и разобраться в подобной программе будет очень сложно даже ее автору, особенно если она большого размера и прошло некоторое время после ее написания!
Синонимы и идиомы
Материал этой лекции иллюстрирует упоминавшийся в лекции 1 принцип TMTOWTDI: в Perl часто существует несколько синонимичных конструкций, предоставляющих автору программы возможность наиболее точно выразить свой замысел в привычном для него стиле. Perl - демократичный язык, и каждый пишет на нем так, как ему удобнее и привычнее: начинающий программист использует простые средства, писавший ранее на другом языке найдет для себя знакомые конструкции, а опытный Perl-хакер может углубиться в синтаксические дебри. За многие годы использования Perl целой армией программистов в нем сложились устойчивые выражения (idioms, идиомы), подобные пословицам и поговоркам в естественных языках. Для примера можно привести некоторые из них:
# 1. Выполнять бесконечный цикл for (;;) # читается "forever" - "всегда" { } # тело бесконечного цикла # 2. Открыть файл или аварийно завершить программу open FILE or die; # "открой файл или умри!" # 3. Читать строки из входного потока и печатать их, # используя буферную переменную по умолчанию while (<>) { print; } # 4. Присвоить переменной значение по умолчанию # только, если ее значение не определено $variable ||= $default_value;
В большинстве следующих лекций будут встречаться и другие идиоматические выражения, придающие специфический колорит программам на языке Perl.
Термы и простые предложения
Минимальная синтаксическая единица языка программирования называется термом. Терм (term) - это все то, что может служить операндом в выражении, например, литерал или переменная. Выражение напоминает неоконченную фразу в естественном языке. Чтобы выражение стало законченным предложением (statement, называемым также утверждением), нужно после него поставить символ ";" (точка с запятой). Другими словами, простое предложение - это выражение, вычисляемое ради его побочного эффекта. Кроме предложений, в программе на Perl могут присутствовать объявления переменных и подпрограмм, которые будут рассмотрены позднее. Приведем примеры простых предложений:
$count = 0; # присваивание значения переменной $count++; # изменение значения операнда $result = 'Итого=' . $count . "\n"; # подготовка к печати 1; # литерал - минимальное, но корректное предложение
Последнее предложение, кажущееся бессмысленным, применяется в последней строке модулей для возврата "истинного" значения при успешной загрузке модуля. О модулях будет подробно рассказано в лекции 13.
Управление циклами и переходы
В Perl есть несколько предложений для управления выполнением программы с помощью перехода в указанную точку программы. Обычно это требуется при работе с циклами. Когда при работе цикла требуется досрочно закончить его выполнение при наступлении какого-то события, то для этого можно воспользоваться оператором last (аналог оператора break в языке C), который прерывает выполнение цикла и переходит к выполнению предложения, следующего за циклом. Например, напечатать 10 случайных чисел от 0 до 0,5 можно так:
$i = 0; while (1) { # безусловно входим в цикл $random = rand; # получаем случайное число if ($i == 10) { # по достижении счетчика 10 last; # ПРЕРЫВАЕМ выполнение цикла } if ($random < 0.5) { # числа меньше 0.5 print "\n", $random; # выводим на консоль $i++; # и увеличиваем счетчик повторений } } # сюда произойдет переход по last
Оператор next (аналог оператора continue в языке C) применяется, когда требуется пропустить выполнение оставшихся предложений в теле цикла и перейти к следующей итерации, начав с проверки условия в заголовке цикла. Вот так можно изменить последний пример, применив next:
$i = 0; while ($i < 10) { # пока счетчик не достигнет 10 $random = rand; # получаем случайное число if ($random > 0.5) { # числа больше 0.5 next; # ПРОПУСКАЕМ действия в теле цикла } print "\n", $random; # выводим число на консоль $i++; # и увеличиваем счетчик повторений # сюда произойдет переход по next }
Оператор redo используется, когда нужно повторить выполнение предложений в теле цикла без проверки условия в заголовке цикла. Вот таким станет последний пример, если использовать redo:
$i = 0; while ($i < 10) { # пока счетчик не достигнет 10 # сюда произойдет переход по redo $random = rand; # получаем случайное число if ($random > 0.5) { # числа больше 0.5 redo; # СНОВА НАЧИНАЕМ действия в теле цикла } print "\n", $random; # выводим число на консоль $i++; # и увеличиваем счетчик повторений }
Во всех рассмотренных циклах может присутствовать необязательный блок continue. В нем располагаются действия, которые нужно выполнить в конце цикла, в том числе при переходе к новой итерации по next. Действия в блоке continue не выполняются при переходах по last и redo. Это может показаться странным, но голый блок рассматривается в Perl как цикл, выполняющийся один раз. В таком блоке может присутствовать фраза continue и использоваться переходы last, next и redo. С учетом предложений управления циклом и блока continue циклическую структуру в общем виде можно изобразить так:
# может быть заголовок цикла: while, until или for { # сюда происходит переход по redo # действие 1, выполняемое в цикле if (условие выхода) { last; # выход из цикла } # действие 2, выполняемое в цикле if (условие продолжения) { next; # выполнение следующей итерации цикла } # действие 3, выполняемое в цикле if (условие возобновления) { redo; # выполнение тела цикла сначала } # действие N, выполняемое в цикле # сюда происходит переход по next } continue { # действие, выполняемое перед новой итерацией цикла } # сюда происходит переход по last
Циклы могут быть вложены один в другой. Когда требуется прервать вложенный цикл, перед ним ставится метка. Метка - это идентификатор, состоящий из латинских букв, знаков подчеркивания и цифр и начинающийся с буквы, после которого стоит знак двоеточия. Соблюдая хороший стиль программирования, следует записывать метки заглавными буквами. В операторе управления циклом метка указывает, выполнение какого цикла нужно прервать:
CYCLE_1: while (условие продолжения цикла 1) { CYCLE_2: while (условие продолжения цикла 2) { if (условие выхода из всех циклов) { last CYCLE_1; } CYCLE3: while (условие продолжения цикла 3) { if (условия прерывания 2-го цикла) { next CYCLE_2; } } # сюда произойдет переход по next CYCLE_2 } } # сюда произойдет переход по last CYCLE_1
Метка может ставиться перед любым предложением. При помощи блока и операторов управления циклом с меткой можно имитировать управляющую структуру, подобную оператору switch в языке C. Например, так можно записать только одно присваивание переменной $say в зависимости от условия:
SWITCH: { unless (defined $t) { # если $t не определено $t = 25; redo SWITCH; # задать значение по умолчанию } if ($t < 10) { $say = 'холодно'; last SWITCH; } if ($t < 18) { $say = 'прохладно'; last SWITCH; } if ($t < 27) { $say = 'тепло'; last SWITCH; } $say = 'жарко'; } print "Сегодня $say\n";
В Perl имеется оператор перехода goto, в котором также используются метки. С его помощью можно перейти к выполнению помеченной конструкции в текущем или в вызывающем блоке. Но его нельзя применять для перехода в конструкцию, требующую инициализации: подпрограмму или цикл for. Этот оператор имеет три разновидности.
Переход к выполнению предложения, перед которым стоит метка:
goto МЕТКА;Переход к метке, имя которой получено в результате вычисления выражения:
goto выражение;Замена вызова указанной подпрограммы на подпрограмму, выполняющуюся в данный момент (применяется загрузчиками модулей Perl):
goto &подпрограмма;
Оператор goto заслуженно порицается теоретиками и практиками программирования, поскольку он сильно запутывает логику выполнения программы. Так что правилами хорошего стиля программирования рекомендуется использовать его только при крайней необходимости. Хотя goto и можно применить для выхода из цикла, но для этого лучше воспользоваться оператором last.
Условия
Как известно, условные предложения определяют выполнение тех или иных действий в программе в зависимости от проверки заданного условия. В Perl условная конструкция (или оператор if), проверяющая истинность одного условия, в самом простом виде записывается так:
if (условие) { # проверка истинности условия # действия, выполняемые, # если условие истинно } # продолжение программы
Обратите внимание, что после условного выражения, обязательно заключенного в круглые скобки, непременно должен стоять блок. Например, так можно вывести на печать значение переменной при условии, что оно - нечетное:
if ($count % 2 == 1) { # остаток от деления на 2 равен 1 print $count; }
Другая общеизвестная форма условного предложения содержит блок, выполняемый при ложном условии, а именно:
if (условие) { # проверка истинности условия # действия, выполняемые, # если условие истинно } else { # действия, выполняемые в противном случае # (если условие ложно) } # продолжение программы
В Perl имеется еще одна форма условного предложения, которая задает последовательную проверку нескольких условий, указанных в фразе if или elsif. Она выглядит следующим образом:
if (условие 1) { # проверка истинности 1-го условия # действия, выполняемые, # если условие 1 истинно} elsif (условие 2) { # проверка истинности 2-го условия # действия, выполняемые, # если условие 2 истинно # ... здесь могут быть еще фразы elsif ... elsif (условие N) { # проверка истинности N-го условия # действия, выполняемые, # если условие N истинно } else { # действия, выполняемые, # если все условия ложны } # продолжение программы
При этом выполнится один из блоков действий: соответствующий первому истинному условию или указанный за фразой else. Фраза else может отсутствовать, тогда при всех ложных условиях не делается ничего. Форма условного предложения с elsif заменяет отсутствующий в Perl оператор выбора (такой как do-case или switch).
Иногда требуется подчеркнуть, что, наоборот, ложность условия становится причиной выполнения каких-либо действий. Для этого в Perl есть еще одна разновидность условного предложения, которая записывается с помощью ключевого слова unless:
unless (условие) { # проверка ложности условия # действия, выполняемые, # если условие ложно } else { # действия, выполняемые # в противном случае } # продолжение программы
Здесь фраза else также может отсутствовать, если при истинности условия не требуется выполнять никаких действий.
Как уже известно из предыдущей лекции, выражать условное выполнение действия можно и другим, очень популярным в Perl способом: с помощью логических операций. Так, например, можно напечатать результат, если первое выражение будет истинным:
($count % 2 == 1) and print $count;
Условное выполнение действия можно также задавать с помощью модификаторов, о которых речь пойдет далее в этой лекции.
Выражения с do и eval
В программах на Perl можно встретить ключевое слово do с последующим блоком, что похоже на управляющую структуру. Но конструкция do выступает в качестве терма в выражении. Иначе говоря, do делает из блока выражение, значением которого будет значение последнего предложения в блоке. Например, в такой операции присваивания:
$result = do { $x=rand; $a=0; } # в $result будет присвоен 0
Чтобы подобное выражение стало простым предложением, после него нужно поставить "точку с запятой". Вот так можно записать третий вариант конструкции выбора, где выражение do будет операндом условной операции, управляющей вычислением результата:
SWITCH: { (defined $t) || do { $t = 15; redo SWITCH; }; ($t < 10) && do { $say = 'холодно'; last SWITCH; }; ($t < 18) && do { $say = 'прохладно'; last SWITCH; }; ($t < 27) && do { $say = 'тепло'; last SWITCH; }; $say = 'жарко'; }
Выражение do, как и любое другое выражение, может использоваться с модификаторами. Например, с его помощью можно организовать циклическое выполнение действий:
do { $sum += rand; } until ($sum > 25);
Но поскольку эта конструкция - выражение, а не цикл, то операторы управления циклом в ней не работают.
Иногда требуется динамически вычислить значение строкового выражения или выполнить блок предложений, изолируя возможные ошибки выполнения. Для этого используется конструкция eval, которая применяется в одной из двух форм:
eval выражение # вычислить выражение как код на Perl eval блок # выполнить блок, перехватывая возможные ошибки
В любой форме eval возвращает значение последнего вычисленного выражения. В первой форме строковое выражение рассматривается eval как исходный код на Perl, который во время работы программы динамически компилируется и выполняется. Если при его компиляции или выполнении возникает ошибка, eval возвращает неопределенное значение, но программа не заканчивается аварийно, а сообщение об ошибке помещается в специальную переменную $@. Например:
$x = 0; $y = 5; # в выражении будет деление на 0 $expression = "$y/$x"; # строка, содержащая код для выполнения $result = eval ($expression); # вычислить выражение if ($@ eq '') { # проверить специальную переменную на ошибки print "Выражение вычислено: $result"; } else { print "Ошибка вычисления: $@"; }
Во второй форме блок предложений в конструкции eval, как и в конструкции do, становится выражением. Он компилируется обычным образом и выполняется во время работы программы, но возможные ошибки его выполнения также не приводят к аварийному завершению программы. Причину ошибки можно узнать из специальной переменной $@, а значением eval будет значение последнего предложения в блоке. Вот пример обработки ошибок в выражении eval:
$result = eval { # выполнить блок $x = 0; $y = 5; $z = $y / $x; # здесь будет деление на 0 }; # завершаем предложение точкой с запятой unless ($@) { # проверить специальную переменную на ошибки print "Выражение вычислено: $result"; } else { print "Ошибка вычисления: $@"; }
