Глава 4

Ввод-вывод

ML обеспечивает только небольшое количество примитивов ввода-вывода, выполняющих посимвольный обмен с терминалом и файлами. Фундаментальным понятием в системе ввода-вывода ML является поток литер - конечная или бесконечная последовательность литер. Имеется два потоковых типа: instream - для потоков ввода, и outstream - для потоков вывода. Поток ввода получает свои литеры от источника (обычно это терминал или дисковый файл), а поток вывода посылает свои литеры получателю (также обычно терминалу или дисковому файлу). Поток инициализируется путем подключения его к источнику или получателю. Входной поток может иметь или не иметь конец; в том случае, когда конец имеется, ML обеспечивает возможность проверки условия достижения конца входного потока.

Основные примитивы ввода-вывода находятся в структуре BasicIO; ее сигнатура BASICIO имеет следующий вид:

signature BASICIO = sig

(* Types and exceptions *)

type instream

type outstream

exception io failure: string

(* Standard input and output streams *) val std in : instream val std out: outstream

(* Stream creation *)

val open in : string -> instream

val open out: string -> outstream

(* Operations on input streams *)

val input: instream * int -> string val lookahead : instream -> string val close in : instream -> unit val end of stream : instream -> bool

(* Operations on output streams *) val output: outstream * string -> unit val close out: outstream -> unit end;

Структура BasicIO автоматически открывается при запуске ML-систе-мы, поэтому все упомянутые идентификаторы могут использоваться в программе без упоминания имени структуры.

Типы instream и outstream являются типами соответственно входных и выходных потоков. Исключение io f ailure используется для информирования программы о любых ошибках, возникших в процессе ввода-вывода. Значение типа string, связанное с этим исключением, содержит информацию о возникшей ошибке (обычно в форме сообщения об ошибке).

Потоки std in и std out автоматически связываются с терминалом1 (и не должны открываться или закрываться прикладной программой).

Примитивы open in и open out используются для связывания потока с дисковым файлом. В результате вычисления выражения open in(s) создается новый входной поток, чьим источником является файл с именем s, и этот поток является результатом этого выражения. Если файла с именем s не существует, то возбуждается исключение io failure, а параметром ее становится строка "Cannot open ""s. Аналогично, выражение open out(s) создает новый выходной поток, чьим получателем является файл с именем s, и возвращает этот поток в качестве резуль-

Примитив ввода input используется для чтения последовательности литер из входного потока. В результате вычисления input(s,n), п литер удаляются из входного потока, и сформированная из них строка возвращается в качестве результата. Если в данный момент в потоке доступно менее п литер, то программа ожидает, пока все необходимые литеры не станут доступными2. Если в процессе ввода достигается конец потока, то возвращаемая строка может состоять менее чем из п литер. В частности, результатом чтения из закрытого потока будет пустая строка. Функция

1 В операционной системе UNIX эти потоки связываются с файлами стандартного ввода и вывода, которые могут быть подключены либо к терминалу, либо еще куда-то.

2Точный смысл слова "доступные" зависит от реализации. Например, операционная система обычно буферизует ввод с терминала, и передает программе строку целиком: в этом случае литеры становятся "доступными" программе после нажатия клавиши конца строки.

lookahead(s) возвращает очередную литеру входного потока s без удаления ее из потока. Работа с входным потоком завершается с помощью функции close in. Обычно нет необходимости закрывать входные потоки, однако рекомендуется все-таки закрывать входной поток после того, как чтение из него завершено - иначе могут возникнуть неприятности, связанные с операционной системой. Конец входного потока может быть определен с помощью предиката end of stream, который описан как:

val end of stream(s) = (lookahead(s)="")

Примитив output используется для записи литер в поток (именно, записываются литеры из строки-аргумента). Функция close out завершает вывод. После того, как выходной поток закрыт, любая попытка вывести в него что-то возбуждает исключение io f ailure с параметром "Output stream is closed".

В дополнение к базисному набору примитивов ввода-вывода ML также обеспечивает несколько дополнительных функций. Одна из них - input line (типа instream -> string) - выполняет чтение строки из входного потока. Строка определяется как последовательность литер, завершающаяся признаком конца строки \п. Другая - функция use типа string list -> unit - получает в качестве аргумента список имен файлов; в результате ее вычисления содержимое указанных файлов прочитывается ML-системой так, как будто бы оно было введено на верхнем уровне диалога. Часто этот примитив используется при интерактивной работе для загрузки уже готовой части программы.

Упражнение 4.0.1 Модифицируйте вашу программу решения задачи с ханойскими башнями так, чтобы она выводила найденную последовательность ходов на терминал.

Упражнение 4.0.2 Напишите функцию, печатающую решение задачи о ферзях в форме шахматной доски.