Порядок выполнения

Иногда бывает удобно использовать выражение, в котором несколько подвыражений вычисляются по порядку и которое возвращает результат последнего подвыражения. Для этого в Julia есть две конструкции: блоки begin и цепочки через ;. Значением обеих конструкций составных выражений является результат последнего подвыражения. Вот пример блока begin:

Так как эти выражения достаточно простые, их можно легко записать в одну строку, и здесь будет удобен синтаксис цепочки через ;:

Такой синтаксис особенно полезен для сжатых однострочных определений функций, которые описываются в главе Функции. Хотя блоки begin обычно многострочные, а цепочки через ; — однострочные, это не строгое требование:

Условные вычисления позволяют вычислять или не вычислять части кода в зависимости от значения логического выражения. Синтаксис условной конструкции if-elseif-else устроен следующим образом.

Если выражение условия x < y имеет значение true, то соответствующий блок вычисляется; в противном случае вычисляется выражение условия x > y, и если оно равно true, вычисляется соответствующий блок. Если ни одно из выражений не равно true, вычисляется блок else. Вот как это работает на практике.

Блоки elseif и else являются необязательными. Блоков elseif может быть сколько угодно. Выражения условия в конструкции if-elseif-else вычисляются до тех пор, пока для одного из них не будет получено значение true, после чего вычисляется соответствующий блок. Последующие выражения условия или блоки не вычисляются.

Блоки if являются «открытыми», то есть не образуют локальную область. Это означает, что новые переменные, определенные внутри выражения if, можно использовать и после блока if, даже если они не были определены ранее. Поэтому приведенную выше функцию test можно было бы определить так:

Переменная relation объявлена внутри блока if, но используется вне его. Однако при использовании такой возможности значение переменной должно быть определено для каждого возможного пути выполнения кода. Если в приведенную выше функцию внести следующее изменение, во время выполнения произойдет ошибка:

Блоки if также возвращают значение, что может показаться непривычным из опыта работы со многими другими языками. Это просто значение, возвращаемое последним выполненным оператором в выбранной ветви.

Обратите внимание, что очень короткие (однострочные) условные операторы часто выражаются в Julia с помощью вычисления по сокращенной схеме, которая описывается в следующем разделе.

В отличие от C, MATLAB, Perl, Python и Ruby, но так же, как, например, в Java и ряде других языков с более строгой типизацией, если условное выражение возвращает что-либо, помимо true или false, происходит ошибка:

В сообщении об ошибке указывается, что условное выражение имеет неверный тип: Int64 вместо требуемого Bool.

Так называемый «тернарный оператор» ?: тесно связан с синтаксисом if-elseif-else, но применяется тогда, когда в зависимости от условия требуется выбрать значение одного из выражений, а не выполнить блок кода. Называется он так потому, что в большинстве языков это единственный оператор, принимающий три операнда:

Выражение a перед ? — это выражение условия. Если условие a равно true, вычисляется выражение b перед :, а если оно равно false — выражение c после :. Обратите внимание, что пробелы вокруг ? и : обязательны: выражение a?b:c не является допустимым тернарным выражением (однако и после ?, и после : допустим символ начала строки).

Понять это проще всего на примере. В предыдущем примере вызов println выполняется во всех трех ветвях: выбор лишь в том, какая литеральная строка выводится на экран. С помощью тернарного оператора это можно записать более лаконично. Для ясности попробуем сначала выбор из двух вариантов:

Если выражение x < y равно true, результатом всего тернарного выражения является строка "less than"; в противном случае результатом будет строка "not less than". Чтобы воспроизвести ситуацию из исходного примера с выбором из трех вариантов, потребуется построить цепочку из тернарных операторов:

Для упрощения построения цепочек операторы связываются справа налево.

Важно отметить, что так же, как в случае с if-elseif-else, выражения до и после : вычисляются, только если выражение условия возвращает true или false соответственно:

Операторы && и || в Julia соответствуют логическим операциям И и ИЛИ и обычно применяются с этой целью. Однако у них есть еще одно свойство — возможность вычисления по сокращенной схеме: второй аргумент может не вычисляться, как описывается ниже. (Существуют также побитовые операторы & и |, которые могут использоваться как логические операторы И и ИЛИ без вычисления по сокращенной схеме. Однако имейте в виду, что в порядке вычисления & и | имеют более высокий приоритет, чем && и ||.)

Вычисление по сокращенной схеме очень похоже на условное вычисление. Такая схема характерна для большинства императивных языков программирования, в которых есть логические операторы && и ||: в серии связанных ими логических выражений вычисляется только минимальное количество выражений, необходимое для определения итогового логического значения всей цепочки. В некоторых языках (таких как Python) эти операторы называются and (&&) и or (||). А именно, это означает следующее.

Причина в том, что a && b будет иметь значение false, если a равно false, независимо от значения b. Аналогичным образом, a || b будет иметь значение true, если a равно true, независимо от значения b. Операторы && и || связываются слева направо, но && имеет приоритет над ||. Это поведение можно испытать на практике:

Вы можете самостоятельно опробовать различные сочетания операторов && и ||, чтобы понять, как происходит связывание и применяются приоритеты.

Данная схема часто применяется в Julia в качестве альтернативы очень коротким операторам if. Вместо if <cond> <statement> end можно написать <cond> && <statement> (что можно истолковать как и затем ). Аналогичным образом, вместо if ! end можно написать || (что можно истолковать как или же ).

Например, рекурсивную подпрограмму для вычисления факториала можно определить так:

Логические операции без сокращенной схемы вычисления можно выполнять с помощью побитовых логических операторов, о которых рассказывается в главе Математические операции и элементарные функции: & и |. Это обычные функции, которые поддерживают синтаксис инфиксного оператора, но всегда вычисляют свои аргументы:

Так же как выражения условия, используемые в if, elseif или в тернарном операторе, операнды && и || должны иметь логические значения (true или false). Использование значения, отличного от логического, в любом месте, кроме последнего элемента в условной цепочке, приведет к ошибке:

Напротив, в конце условной цепочки можно использовать выражение любого типа. Оно будет вычислено и возвращено в зависимости от предыдущих условий:

Для организации повторяющегося вычисления выражений есть две конструкции: цикл while и цикл for. Вот пример цикла while:

В цикле while вычисляется выражение условия (в данном случае i <= 5) и, пока оно равно true, раз за разом вычисляется тело цикла while. Если выражение условия равно false при первом вычислении, тело цикла while никогда не вычисляется.

Цикл for упрощает запись повторяющихся вычислений. Как видно на примере приведенного выше цикла while, в циклах очень часто требуется вести счетчик, и для этого удобнее использовать цикл for:

Здесь 1:3 — это объект-диапазон, представляющий последовательность чисел 1, 2, 3. Цикл for перебирает эти значения, по очереди присваивая их переменной i. Одним достаточно важным отличием цикла for от while является область видимости этой переменной. Внутри тела цикла for всегда вводится новая переменная итерации независимо от того, есть ли переменная с таким именем во внешней области. Из этого следует, что, с одной стороны, переменную i не нужно объявлять перед циклом. С другой стороны, она будет недоступна вне цикла и не будет влиять на внешнюю переменную с тем же именем. Для проверки потребуется новый интерактивный сеанс или переменная с другим именем:

Используйте for outer для изменения этого поведения и повторного использования существующей локальной переменной.

Подробное объяснение того, что такое область переменной outer и как она работает в Julia, см. в главе Область переменных.

В общем случае в цикле for возможна итерация по любому контейнеру. В таких случаях в качестве полностью равносильной альтернативы символу = обычно применяется ключевое слово in или ∈, что делает код более понятным:

В дальнейших разделах руководства будут представлены и рассмотрены различные типы итерируемых контейнеров (см., например, главу Многомерные массивы).

Иногда бывает необходимо завершить выполнение цикла while до того, как условие примет значение false, или прервать выполнение цикла for до того, как будет достигнут конец итерируемого объекта. Для этого можно использовать ключевое слово break:

Без ключевого слова break выполнение приведенного выше цикла while никогда бы не завершилось само по себе, а в цикле for итерация происходила бы до 1000. Благодаря break выход из обоих этих циклов происходит преждевременно.

В других случаях бывает полезно прервать итерацию и сразу перейти к следующей. Для этого служит ключевое слово continue:

Это несколько надуманный пример, поскольку тот же результат можно было бы получить более очевидным образом, поменяв условие на обратное и поместив вызов println внутрь блока if. На практике после ключевого слова continue следуют более сложные вычисления, а точек вызова continue обычно несколько.

Несколько вложенных циклов for можно объединить в один внешний цикл, получив декартово произведение итерируемых объектов:

При использовании такого синтаксиса в итерируемых объектах по-прежнему можно ссылаться на переменные внешних циклов; например, выражение for i = 1:n, j = 1:i будет допустимым. Однако оператор break внутри такого цикла приводит к выходу из всего вложенного множества циклов, а не только из внутреннего. Обеим переменным (i и j) значения для текущей итерации присваиваются при каждом выполнении внутреннего цикла. Поэтому при последующих итерациях присвоенное i значение будет недоступно:

Если переписать этот пример, используя ключевое слово for для каждой переменной, результат будет другим: во втором и четвертом значениях будет содержаться 0.

В одном цикле for можно выполнять итерацию одновременно по нескольким контейнерам с помощью функции zip:

С помощью zip создается итератор, представляющий собой кортеж из элементов переданных контейнеров. Итератор zip по порядку перебирает вложенные итераторы, выбирая -й элемент каждого из них на -й итерации цикла for. Когда элементы в каком-либо вложенном итераторе заканчиваются, выполнение цикла for останавливается.

Когда возникает непредвиденное состояние, возврат осмысленного значения вызывающей стороне может быть невозможен. Исключение может приводить либо к завершению работы программы с выводом диагностического сообщения об ошибке, либо к выполнению каких-либо действий в коде, если программист предусмотрел обработку таких исключительных условий.

Задачи — это функция порядка выполнения, которая обеспечивает гибкую приостановку и возобновление вычислений. Здесь они упоминаются только для полноты картины; полное описание см. в главе Асинхронное программирование.