Программирование на языке Ruby

Если вас интересует великолепный пакет GraphViz, который умеет представлять сложные графы в виде изображений или программ на языке Postscript, то к нему есть по меньшей мере два работоспособных интерфейса. Есть даже элемент управления GnomeGraphWidget, который, если верить документации, «можно использовать в приложениях Ruby Gnome для генерирования, визуализации и манипулирования графами». Мы его, впрочем, не изучали; пока еще не вышла даже официальная альфа-версия.

Короче говоря, потребность в подобных инструментах может возникнуть. В таком случае я призываю вас написать собственный инструмент или присоединиться к какому-нибудь существующему проекту. Если работать с графами станет достаточно просто, то мы еще будем недоумевать, как раньше могли без них обходиться!..

9.5. Заключение

Мы познакомились с классом Set в Ruby, а также с несколькими примерами «доморощенных» структур данных. Мы видели, как можно создавать сложные структуры данных путем наследования существующему классу или ограниченного делегирования, когда экземпляр существующего класса инкапсулируется в новой структуре. Также были рассмотрены изобретательные способы хранения данных, применения различных структур данных и создания итераторов для обхода таких структур.

Мы уделили внимание стекам и очередям и способам их использования для решения задач. Кроме того, окинули беглым взглядом деревья и графы.

В следующей главе мы снова займемся манипулированием данными. Но если до сих пор нас интересовало хранение объектов в основной памяти, то теперь мы обратимся к вспомогательной памяти, то есть файлам (и вводу/выводу в общем), базам данных и устойчивым объектам.

Глава 10. Ввод/вывод и хранение данных

На чистом диске можно искать бесконечно.

Томас Б. Стил младший

Вычислительные машины хороши для вычислений. В этой тавтологии больше смысла, чем кажется на первый взгляд. Если бы программа только потребляла процессорное время да изредка обращалась к оперативной памяти, жизнь была бы куда проще.

Но от компьютера, занятого исключительно собой, мало толку. Рано или поздно придется получать информацию извне и отправлять ее во внешний мир, и вот тут-то жизнь перестает казаться медом.

Есть несколько факторов, затрудняющих ввод/вывод. Во-первых, ввод и вывод - совершенно разные вещи, но обычно мы мысленно объединяем их. Во-вторых, операции ввода/вывода столь же разнообразны, как и мир насекомых.

История знает такие устройства, как магнитные барабаны, перфоленты, магнитные ленты, перфокарты и телетайпы. Некоторые имели механические детали, другие были электромагнитными от начала и до конца. Одни позволяли только считывать информацию, другие — только записывать, а третьи умели делать и то и другое. Часть записывающих устройств позволяла стирать данные, другая — нет. Одни были принципиально последовательными, другие допускали произвольный доступ. На иных устройствах информация хранилась постоянно, другие были энергозависимыми. Некоторые требовали человеческого вмешательства, другие — нет. Есть устройства символьного и блочного ввода/вывода. На некоторых блочных устройствах можно хранить только блоки постоянной длины, другие допускают и переменную длину блока. Одни устройства надо периодически опрашивать, другие управляются прерываниями. Прерывания можно реализовать аппаратно, программно или смешанным образом. Есть буферизованный и небуферизованный ввод/вывод. Бывает ввод/вывод с отображением на память и канальный, а с появлением таких операционных систем, как UNIX, мы узнали об устройствах ввода/вывода, отображаемых на элементы файловой системы. Программировать ввод/вывод доводилось на машинном языке, на языке ассемблера и на языках высокого уровня. В некоторые языки механизм ввода/вывода жестко встроен, другие вообще не включают ввод/вывод в спецификацию языка. Приходилось выполнять ввод/вывод с помощью подходящего драйвера или уровня абстракции и без оного.

Возможно, все это показалось вам хаотичным нагромождением разнородных фактов; если так, вы абсолютно правы!.. Отчасти сложность проистекает из самой природы ввода/вывода, отчасти это результат компромиссов, принятых при проектировании, а отчасти следствие наследия прошлых лет, устоявшихся традиций и особенностей различных языков и операционных систем.

Ввод/вывод в Ruby сложен, потому что он сложен в принципе. Но мы старались описать его как можно понятнее и показать, где и когда стоит применять различные приемы.

В основе системы ввода/вывода в Ruby лежит класс IO, который определяет поведение всех операций ввода/вывода. С ним тесно связан (и наследует ему) класс File. В класс File вложен класс Stat, инкапсулирующий различные сведения о файле (например, разрешения и временные штампы). Методы stat и lstat возвращают объекты типа File::Stat.

В модуле FileTest также есть методы, позволяющие опрашивать практически те же свойства. Он подмешивается к классу File, но может использоваться и самостоятельно.

Наконец, методы ввода/вывода есть и в модуле Kernel, который подмешивается к классу Object (предку всех объектов, включая и классы). Это простые процедуры, которыми мы пользовались на протяжении всей книги, не думая о том, от имени какого объекта они вызываются. По умолчанию они настроены на стандартный ввод и стандартный вывод.

Поначалу может показаться, что это хаотическое хитросплетение перекрывающейся функциональности. Но в каждый момент времени вам необходима лишь небольшая часть всего каркаса.

На более высоком уровне Ruby предлагает механизмы, позволяющие сделать объекты устойчивыми. Метод Marshal реализует простую сериализацию объектов; он лежит в основе более изощренной библиотеки PStore. Мы включили в эту главу и библиотеку DBM, хотя она умеет работать только со строками.

На самом высоком уровне возможен интерфейс с системами управления базами данных, например MySQL или Oracle. Эта тема настолько сложна, что ей можно было бы посвятить одну или даже несколько книг. Мы ограничимся лишь кратким введением. В некоторых случаях будут даны ссылки на архивы в сети.

10.1. Файлы и каталоги

Под файлом мы обычно, хотя и не всегда, понимаем файл на диске. Концепция файла в Ruby, как и в других языках, — это полезная абстракция. Говоря «каталог», мы подразумеваем каталог или папку в смысле, принятом в UNIX и Windows.

Класс File тесно связан с классом IO, которому наследует. Класс Dir связан с ним не так тесно, но мы решили рассмотреть файлы и каталоги вместе, поскольку между ними имеется концептуальная связь.

10.1.1. Открытие и закрытие файлов

Метод класса File.new, создающий новый объект File, также открывает файл. Первым параметром, естественно, является имя файла.

Необязательный второй параметр называется строкой указания режимам он говорит, как нужно открывать файл — для чтения, для записи и т.д. (Строка указания режима не имеет ничего общего с разрешениями.) По умолчанию предполагается режим "r", то есть только чтение. Ниже показано, как открывать файлы для чтения и записи.