ネットワークプログラミング (Network Programing) 第2回 4/22

授業の前提（再）

• （アルゴリズムを実装することもプログラミングの重要な要素ではあるが） 既存のソフトウェア部品を活用する技術が今後重要になる。
• 部品がある程度豊富に用意されていて、短く書ける（余計な呪文=ボイラープレートに意識を殺がれない）言語 として Rubyを標準言語として選んでいる（他の言語の例も示していくが）。
  
• Ruby言語の処理系が前回インストールされていることを前提にする（まだの人は前回資料 を参考に実施しておくこと。
• プログラムはシェル（Windowsでは「コマンドプロンプト」）上で動かすことを前提にしている。 ので、コマンドプロンプトが起動できるようにしておくことも必要。

１ ruby言語の紹介

1.1 概要

• ドキュメントの場所を確認 (3.x.xならどの版でも大きくは変わらない）。

  • ここにリンクが張ってあるが、自分ですぐに到達できるようにしておこう。
  • Rubyのオフィシャルページから辿ることができる。

• １，２行目のお約束のパターン（なくてもいい）。

  • １行目は（先頭文字から始めて #! のあとに ルビーインタープリタのパス名、とコマンドラインオプション。

    • ただし、Windows環境はではインタプリタは「関連づけ」で選ばれる（下図）ためこのパス名はOS的には意味を持たない。

      が、Atomなどのエディタの中で実行する時（Atom-runnerなどのRunner系のパッケージを使用）など、 Windows内でも活用されるケースはあるようだ。

    • なお、Rubyは（大別すると）インタプリタ言語に分類され、ソースファイルが直接実行される。 そうでない言語（実行形式のファイルが一旦作られるもの）はコンパイラ言語（右図）と呼ばれる。

  • ２行目はコメントの形式でそのソースファイルのエンコーディング情報
    （が書かれていることもある； マジックコメント などと呼ばれる）
    

• コメント文字は #

  • C,Javaといった系列の言語（右図）とは違う流儀だがスクリプト言語には多い（シェルスクリプトから継承されたもの）。

• （原則として）一行に１つの「式（または文）」が書かれる。

  • １つの式を複数行に分けて書いたり、１行に複数の式を書くこともできる。
  • (原則として)上から順に「式を評価」（「文を実行」と考えてもそう遠くない）していく。
    
  • 繰り返し、条件判断、関数呼出などの時に、離れた行（や別ファイル）に「制御が移る」。

• クラスや関数（またはメソッド）を作って、使う、ことで大きなプログラムが構成される。

  その作り方は追々紹介することにして、当面は作り付けの （ ライブラリとして誰かが提供してくれた）クラスやメソッドの使い方を学んでいく

1.2 実行の方法

• ソース・ファイルを作り、コマンドプロンプトで実行
  
  • 前回レジュメを参照して下さい
  • スタートメニュー等からコマンドプロンプトを起動したときのカレントフォルダ（右図赤い矢印）は、 ファイルを保存した場所とは離れていることに注意。
    
• irb で一行ずつインタラクティブに実行。

  • 複数行の入力もできます。
    

  • 最近は irbの代わりに pryも使われるようになっています。
    

  • 起動の方法： いくつかある

    • スタートメニュー / すべてのプログラム / Ruby-… / 対話的Ruby
      
    • または コマンドプロンプトで irb
      
    • [win]+irb

  • 終了の方法：

    1. quit （exit でも可）
    2. Ctrl+D (Unix系OSでよく使われる、入力完了を知らせる操作； ここは Windowsの入力完了操作 Ctrl-Z とは別)

他の方法として：

• rubyコマンド（引数なし）に標準入力からプログラムを送り込む。
  • コピペしてもいい
  • 標準入力での入力完了の方法（後述）を確認されたし。
  • エクスプローラでソース・ファイルを「開く」（ダブルクリックやENTER)
    • 「関連づけ」されたプログラムで開くことになる。
    • （コマンドプロンプトで）where ruby コマンドの結果と同じかどうか確認して下さい
• なお、Web 上にあるソースプログラム（このレジュメに掲載されたリストも）を、
  • コピペして上の方法で直接流し込んで実行もできるし、
  • エディタでファイルに保存してから実行（右上図）してもいい。
• (補足) 保存（英語では save =守る という用語が使われる）の際には、 右図のようなキー操作に慣れておくといいだろう。
  • 特に、メニューバーが普段は隠れているようなエディタ（を含む様々なアプリケーション）で、 Alt キー（を押すことでメニューが現れる）から始まるキー操作を知っておくことは必要。
  • もちろん、（多くの場合）ツールバーにある保存ボタンを押す操作でも（時間はかかるが）構わない。 余談だが、保存ボタンには今やほぼ現物を見かけなくなった「フロッピー」の図柄が伝統的に使われるようだ。

1.3 主な文法要素

• 変数と関数名：

  • アルファベット一文字以上の名前のついたもの。
  • (rubyでは）変数と関数名はパッと見て区別しにくい。
    • a=1 などという使い方（代入の左辺値として）がされていれば変数と思っていい。
    • a() や a(1,2,3) などのように括弧が後置されていれば関数呼出しだと思っていい。
  • 関数とメソッド（という用語）を混同して使うケースがあるのでご注意 （追々その区別をしていきます）。

• リテラル（数値、文字列）：

  • 文字列は 'abc' や "def" などのように クォート文字で囲むのが基本。

• 演算子：

  • +, -, *, / などの記号や、++, +=, === などのように組み合わせたものが演算子。
  • 内部的には演算子も関数であるがここではとりあえず気にしないでいい。
    

• カッコの類のもの：

  • ( ), { }, [ ] を使う。（それぞれの文字の呼び方は知ってる？）

  • 括弧は入れ子になってもいいが、必ず同じ種類のものと対向する必要がある。

  • 他に do ～ end という形のものもあり これは { ～ } とほぼ同等の意味

    100.times {  
      puts "hello"  
    }

    のように 対応する括弧が互いにそっぽを向いた位置関係になることも多い
    （テキストとしてのつながりを考えると互いに向かい合った関係であることはわかる）

２ 標準入出力の読み書き

2.1 一行読んで（入力）一行書く（出力）

プログラム例：

line = gets()
puts(line)

確認：

1. どれが変数でどれが関数か
2. 自分で名前をつけていいものと、
   名前が決まっているもの（=誰かが作って与えてくれているもの）を区別せよ
   
3. ドキュメントのどこに書かれているか
   ＝＞組込ライブラリ / Kernelモジュール のページで puts や gets を
   ページ内検索して見て下さい。
   ＝＞組込ライブラリ / IO クラスのページも見ておいて下さい。
4. 一行目の変数名と２行目の変数名が一致しないと正しく動作しないことも実験せよ。

文法的補足：

1. 変数の宣言や形名記述は不要です。

   • たとえば他の言語では
     
     

     java.io.BufferedReader stdReader =
      new java.io.BufferedReader(new java.io.InputStreamReader(System.in));
     String line;
     line=stdReader.readLine();

   のように書くが、Rubyでは（良くも悪くも）短く書ける。

2. 関数のパラメータ列を括弧で囲まない書き方もOK。

   • また、パラメータ数が０のときも括弧は省略できる（文法的曖昧さがなければ）。
     ので、以下のように書くこともできる。

     line=gets
     puts line

     

3. 関数の値（結果）を別の関数呼出のパラメータとして渡すことができるので、
   前述のプログラムは、

   puts(gets())

   と書いたり、もっと短く

   puts gets

   と書いても同じ動作をする。

   • これは、関数（の値）に関数を適用する、数学でいう合成関数、たとえば g(f(x)) （f　の結果の値に対してg を適用）と意味としては同じもの。

4. (さらに一歩踏み込んだ話：) 実は(Rubyでは)関数名と同じ名前の変数も定義できる （が推奨はされない）。

   • 関数と変数は「それぞれ別の名前空間に置かれる」（という言い方が行われる）。
   • このとき、明示的に関数名の後ろに空の()を置いて関数呼出であることを示す、という使い方が行われる。
     

2.2 複数行読んでそれをまとめて出力

• gets() の代わりに、readlines() を使う
  
• Windowsでの「入力完了」の方法を再確認下さい。

2.3 繰り返し

• 機能的には前節と（半分は）同じだが、

  while gets do
    puts $_
  end

  というプログラムは一行ずつ反応を返す

  • 2.2のコードだと、複数の行をまとめて入力し、入力が完了してから その内容がまとめて出力されることに注意。

  ⋆ このプログラムを実行したとき、プログラムが限りなく入力を受け付けることになる。

  終了させるためには、入力完了を知らせる操作（右板書図）を知っておく必要がある （今後も頻繁に使うので記憶しておいて下さい）。

• while は 繰り返しのための制御構造の１つ。

  • 文法は while 式 [do] ... end となっている（一行で表現されている）。

  • do は省略可能（マニュアルで […] は 省略可能の意味（お約束事））。

  • 式 gets を「評価」し、値が「偽」（に相当するもの）になれば繰り返しを終了する。
    

  • 入力完了時（やファイルの末尾）で gets が値 nil を返す （という仕様）。

  • do end は 波括弧 {} (ブレース) と概ね同等（前述）なので、このプログラムは

    while gets do puts $_ end  

    や

    while gets puts $_ end   

    や

    while gets { puts $_ }

    という書き方をしてもいい。ただし、ループの中に２つ以上の式（や文）があるときは、
    例えば

    while gets do print "--->" ; puts $_ end

    のように間に ; (セミコロン）を入れる必要がある

• なお、rubyでは、while構文などで使う条件式の値として、

  • false および nil ならば「偽」（ループは終了する）、
  • それ以外の値やオブジェクトはすべて「真」（ループ継続）と扱われる
    （この真理値に関するルールは言語によって様々である）

2.5 代入式の利用

• ここでは（Rubyでは定跡だが）$ _ というワザを使っている。

  • gets は読み込んだ文字列を変数 $_ に（明示しなくても）セットするので
    

  • それを活用して簡便なプログラムを書いている。
    

  • 勿論、自前の変数を使って（明示的に代入して）書くこともできる。

    while line=gets do puts line end

• 演算子（としてrubyでは分類される）= を含む式は、

  1. = の左辺に置かれた変数名（など）に値をセット（代入）するとともに、
  2. そのセットした値が式の値として（その外側にある式の中で）使われる

• = は代入演算子とも呼ばれる

• 例えば以下の式は、右図のように解釈され、a,b,c,d の4つの変数に 同じ値（100）がセットされる

  a = b = c = d = 100

2.6 繰返しの別法（参考）

従来の逐次型プログラミングスタイルでは、以下のようなシンプルな書き方も よく行われてきた（参考に示す）。

while true do
  puts gets
end

• ただしこのコードは、条件式が常に「真」の値を返すので、 終了しない（無限ループと呼ぶ）。
• サーバーアプリケーション等で無限ループのプログラムはあるが、 このプログラム書法は（初学者には）おすすめできない。
• Ctrl-C（割り込みのためのキー操作）で終了させることはできる （コマンドプロンプトを閉じてもいい）。

課題

• 今日の解説に沿って、サンプルプログラム（繰り返しじゃないもの）を、 ファイルに保存した上で、 コマンドプロンプトの中でrubyコマンドを使って動作させてみて下さい。
• その結果、どんな出力が得られたか報告して下さい。
• また、そのコードの意味の理解も試みて（単語の意味など）、わかったこと、思ったこと、を報告ください。