Миран Липовача - Изучай Haskell во имя добра!
$ ./linecount dont_exist.txt
Файл dont_exists.txt не существует!
Вы не обязаны использовать один обработчик для перехвата всех исключений в части кода, работающей с системой ввода-вывода. Вы можете перекрыть только отдельные части кода с помощью функции catch или перекрывать разные участки кода разными обработчиками, например так:
main = do
action1 `catch` handler1
action2 `catch` handler2
launchRockets
Функция action1 использует функцию handler1 в качестве обработчика, а функция action2 использует handler2. Функция launchRockets не является параметром функции catch, так что любое сгенерированное в ней исключение обрушит нашу программу, если только эта функция не использует try или catch внутри себя для обработки собственных ошибок. Конечно же, action1, action2 и launchRockets – это действия ввода-вывода, которые «склеены» друг с другом блоком do и, вероятно, определены где-то в другом месте. Это похоже на блоки try–catch в других языках: вы можете поместить всю вашу программу в один блок try–catch или защищать отдельные участки программы и перехватывать различные исключения для разных участков.
Вспомогательные функции для работы с исключениями
Ранее в этой главе мы уже познакомились с функциями bracket и bracketOnError, которые реализуют наиболее часто используемый сценарий обработки исключений, когда работа с ресурсом состоит из трёх стадий:
• получение ресурса;
• использование ресурса;
• освобождение ресурса.
В наших примерах на первой стадии открывался файл, на второй шла работа с его содержимым, а на третьей файл закрывался. Функция bracket гарантировала выполнение всех трёх действий, даже если в процессе генерировалось исключение, а функция bracketOnError запускала третье действие только в случае возникновения исключения.
Обратите внимание, что программист, использующий такого рода функции, не работает непосредственно с исключениями – ему лишь достаточно понимать логику и порядок вызова конкретных действий.
Модуль Control.Exception содержит ещё несколько подобных функций. Функция finally обеспечивает гарантированное выполнение некоторого действия по завершении другого действия. Это всего навсего упрощённый вариант функции bracket. Вот её сигнатура:
finally :: IO a -> IO b -> IO a
В следующем примере текст "Готово!" печатается в каждом из двух случаев, несмотря на возникновение исключения во втором:
ghci> print (20 `div` 10) `finally` putStrLn "Готово!"
2
Готово!
ghci> print (2 `div` 0) `finally` putStrLn "Готово!"
Готово!
*** Exception: divide by zero
Функция onException позволяет выполнить заключительное действие только в случае возникновения исключения:
ghci> print (20 `div` 10) `onException` putStrLn "Ошибка!"
2
ghci> print (2 `div` 0) `finally` putStrLn "Ошибка!"
Ошибка!
*** Exception: divide by zero
Заметьте, что обе эти функции, в отличие от try или catch, не обрабатывают исключения – они лишь гарантируют выполнение указанных действий. Все эти функции нетрудно реализовать вручную, пользуясь лишь try или catch. Фактически они устанавливают свой обработчик, перехватывают исключение, выполняют заданные действия, а после этого повторно генерируют то же самое исключение. Тем не менее, если ваша задача соответствует одному из приведённых сценариев, стоит воспользоваться уже существующей функцией.
10
Решение задач в функциональном стиле
В этой главе мы рассмотрим пару интересных задач и узнаем, как мыслить функционально для того, чтобы решить их по возможности элегантно. Скорее всего, мы не будем вводить новых концепций, а просто используем вновь приобретённые навыки работы с языком Haskell и попрактикуем методы программирования. Каждый раздел представляет отдельную задачу. Мы будем давать её описание и предложим поиск лучшего (или не самого худшего) решения.
Вычисление выражений в обратной польской записи
Обычно мы записываем математические выражения в инфиксной нотации, например: 10 – (4 + 3) * 2. Здесь +, * и – представляют собой инфиксные операторы, такие же, как инфиксные функции Haskell (+, `elem` и т. д.). Так нам удобнее, потому что мы можем легко разобрать подобную формулу в уме. Но у такой записи есть и негативное свойство: приходится использовать скобки для обозначения приоритета операций.
Обратная польская запись (ОПЗ) является одним из способов записи математических выражений. В ОПЗ операторы записываются не между числами, а после них. Так, вместо 4 + 3 нужно писать 4 3 +. Но как тогда записать выражения, содержащие несколько операторов? Например, как бы мы записали выражение, складывающее 4 и 3, а потом умножающее сумму на 10? Легко: 4 3 + 10 *. Поскольку 4 3 + равно 7, то всё выражение равно 7 10 *, т. е. 70. Поначалу такая запись воспринимается с трудом, но её довольно просто понять и использовать, так как необходимости в скобках нет и произвести вычисление очень легко. Хотя большинство современных калькуляторов используют инфиксную нотацию, некоторые люди до сих пор являются приверженцами калькуляторов, использующих ОПЗ.
Вычисление выражений в ОПЗ
Как мы можем вычислить результат? Представьте себе стек. Вы проходите по выражению слева направо. Если текущий элемент – число, его надо поместить (push – «втолкнуть») в стек. Если мы рассматриваем оператор, необходимо взять (pop – «вытолкнуть») два числа с вершины стека, применить к ним оператор и втолкнуть результат обратно в стек. Когда вы достигнете конца выражения, у вас должно остаться одно число, если, конечно, выражение было записано правильно. Это число и будет результатом.
Давайте разберём выражение 10 4 3 + 2 * –. Сначала мы помещаем 10 в стек; в стеке теперь содержится одно число. Следующий элемент – число 4, которое мы также помещаем в стек. То же проделываем со следующей тройкой – стек теперь содержит 10, 4, 3. И наконец-то нам встречается оператор, а именно «плюс». Мы выталкиваем предыдущие два числа из стека (в стеке остаётся 10), складываем их, помещаем результат в стек. Теперь в стеке 10, 7. Заталкиваем 2 в стек, теперь там 10, 7, 2. Мы снова дошли до оператора; вытолкнем 7 и 2 из стека, перемножим их, положим результат в стек. Умножение 7 на 2 даст 14; в стеке будет 10, 14. Получаем последний оператор – «минус». Выталкиваем 10 и 14 из стека, вычитаем 10 из 14, получаем –4, помещаем число в стек, и так как у нас больше нет чисел и операторов для разбора, мы получили конечный результат!
Теперь, когда мы знаем, как вычислять выражения на ОПЗ вручную, давайте подумаем, как бы нам написать функцию на языке Haskell, которая делает то же самое.
Реализация функции вычисления выражений в ОПЗ
Наша функция будет принимать строку, содержащую выражение в обратной польской записи, например, "10 4 3 + 2 * -", и возвращать нам результат вычисления этого выражения.
Каков может быть тип такой функции? Мы хотим, чтобы она принимала строку и возвращала число. Давайте договоримся, что результат должен быть вещественным числом, потому что среди других операторов хочется иметь и деление. Тип может быть приблизительно таким:
solveRPN :: String –> Double
ПРИМЕЧАНИЕ. В процессе работы очень полезно сначала подумать о том, какой будет декларация типа функции, и записать её, прежде чем приступать к её реализации. В языке Haskell декларация типа функции говорит нам очень многое о функции благодаря строгой системе типов.
Отлично. При реализации решения проблемы на языке Haskell хорошо припомнить, как вы делали это вручную, и попытаться выделить какую-то идею. В нашем случае мы видим, что каждое число и оператор рассматривались как отдельные элементы. Так что будет полезно разбить строку вида "10 4 3 + 2 * –" на список элементов:
["10","4","3","+","2","*","–"]
Идём дальше. Что мы мысленно делали со списком элементов? Мы проходили по нему слева направо и работали со стеком по мере прохождения списка. Последнее предложение ничего не напоминает? Помните, в главе, посвящённой свёрткам, мы говорили, что практически любая функция, которая проходит список слева направо или справа налево, один элемент за другим, и накапливает (аккумулирует) некоторый результат – неважно, число, список или стек, – может быть реализована в виде свёртки?
В нашем случае будем использовать левую свёртку, поскольку мы проходим список слева направо. Аккумулятором будет стек, и, следовательно, результатом свёртки также будет стек, но, как мы видели, он будет содержать единственный элемент.
