Версия для печати

Архив документации на OpenNet.ru / Раздел "Perl" (Многостраничная версия)
Введение в Perl

Маслов Владимир Викторович.

Верстка html: Andrew A.Alikberov

В книге приводятся начальные сведения по новому языку программирования Perl. Данный язык получил широкое распространение в связи с развитием компьютерной сети Интернет. Все примеры в книге проверены для Perl версии 5.003 операционной системы Unix FreeBSD 2.1.0.

Для программистов, системных администраторов и пользователей компьютеров.
╘ Маслов Владимир Викторович.

Содержание

Запуск интерпретатора Perl

Синтаксис: 

	perl [ключи] файл аргументы

Перед стартом Perl ищет скрипт (программу) в следующем порядке:

  1. В командной строке если указан ключ '-e'
  2. Содержимое файла указанного в командной строке. В первой строке можно указывать #!/usr/bin/perl для "автоматического" запуска скрипта.
  3. Стандартный ввод/вывод, если не указан файл или аргументы, содержащие имя файла. Для передачи аргументов скрипту из стандартного потока, имя файла в командной строке обозначается символом '-'.

В методах 1 и 2 Perl сканирует строки, начиная с первой, если не указан ключ '-x', в противном случае началом программы считается строка с символами '#!' в начале и содержащая слово 'perl'. Концом программы считается строка '__END__'. В строке с '#!' можно указывать и ключи. Например '#!/bin/perl -d' для отладки программ.

После "обнаружения" скрипта Perl компилирует его целиком во внутреннее представление. Если обнаруживаются ошибки, то выполнение прекращается. Если ошибок нет, он выполняется. Если скрипт заканчивается без команд exit() или die(), то по умолчанию выполняется команда exit(0), обозначающая нормальное завершение программы.

Ключи:

Синтаксис.

Perl программа (скрипт) состоит из последовательности деклараций и предложений. Единственно что должно быть обязательно декларировано, это форматы отчетов и подпрограммы (функции). Все необъявленные переменные, массивы имеют значение 0 или null.

Декларации (объявления).

Perl имеет свободный формат. Комментарии начинаются с символа '#' и продолжаются до конца строки. Декларации могут использоваться в любом месте программы так же как и предложения (statements), но действуют они только в фазе компиляции программы. Обычно их помещают или в начале или в конце программы. Декларация подпрограмм позволяет использовать имя подпрограммы как списковый оператор, начиная с момента декларирования.
Пример: 

	sub test;	# Декларация подпрограммы test

	$var1 = test $0; # Использование как оператора списка.

Декларации подпрограмм могут быть загружены из отдельного файла предложением require или загружены и импортированы в текущую область имен предложением use. Подробно см. главу Модули.

Простое предложение.

Простое предложение обязательно заканчивается символом ';' если только это не последнее предложение в блоке где ';' можно опустить. Заметьте, что существуют операторы такие как eval{} и do{}, которые выглядят как сложные предложения, но на самом деле это термы и требуют обязательного указания конца предложения.

Любое простое предложение может содержать single модификатор перед ';'. Существуют следующие single модификаторы: 

	if EXPR
	unless EXPR
	while EXPR
	until EXPR

где EXPR - выражение, возвращающее логическое значение true или false. Модификаторы while и until вычисляются в начале предложения кроме блока do, который выполняется первым.

if EXPR- Модификатор "если". Предложение выполняется, если EXPR возвращает true.

Пример: 

	$var = 1;
	$var2 = 3 if $var > 0; # Результат: $var2 = 3

while EXPR - Модификатор "пока". Предложение выполняется пока EXPR = true

Пример: 

	$var = 1;
	print $var++ while $var < 5; # Печать $var с инкрементом

Результат: 1234

until EXPR- Модификатор "до ". Предложение выполняется до тех пор пока EXPR = false

Пример: 

	$var = 1;
	print $var++ until $var > 5; # Печать $var с инкрементом

Результат: 12345

unless EXPR - Модификатор "если не" . Обратный к if. Выражение выполняется если EXPR = false.

Пример: 

	$var = 1;
	print $var++ unless $var > 5; # Печать $var с инкрементом

Результат: 1

Сложные предложения.

Последовательность простых предложений, ограниченная функциональными ограничителями, называется блоком. В Perl это может быть целый файл, последовательность предложений в операторе eval{} или чаще всего это множество простых предложений, ограниченных круглыми скобками '{}'.

Существуют следующие виды сложных предложений:

Обратите внимание, что сложные предложения описаны в термах блоков, а не предложений, как в языках C или Pascal. Поэтому необходимо всегда использовать круглые скобки для обозначения блока.

if (EXPR) BLOCK - Вычисляется логическое выражение EXPR и если true блок выполняется.
Пример: 

	$var =1;
	if ($var == 1)
	   { print $var,"\n";
	   }

Результат: 1

if (EXPR) BLOCK else BLOCK2 - Если EXPR=true выполняется BLOCK иначе BLOCK2.
Пример: 

	$var =2;
	if ($var == 1)
	   { print "\$var = 1\n";
	   }
	else
	   { print "\$var не равно 1\n";
	   }

Результат: $var не равно 1

if (EXPR1) BLOCK1 elsif (EXPR2) BLOCK2 ... else BLOCK - Если EXPR1=true выполняется BLOCK1 иначе если EXPR2=true выполняется BLOCK2 иначе ... иначе BLOCK.
Пример:

	$var = 1;
	if ($var == 0)
	   { print "\$var = 0\n";
	   }
	elsif ($var == 1)
	   { print "\$var = 1\n";
	   }
	else
	   { print "Не известное \$var\n";
	   }

Результат: $var = 1

Цикл While

Цикл while выполняет BLOCK до тех пор пока EXPR = true. Метка LABEL не обязательна и состоит из идентификатора, завершающегося символом ':'. Метка необходима при использовании внутри блока цикла управляющих операторов next, last и redo. Если метка все же отсутствует, то эти операторы ссылаются к началу ближайшего цикла. Блок после continue выполняется всегда перед тем как вычисляется логическое выражение EXPR. Это подобно EXPR3 в предложении for, поэтому в этом блоке удобно изменять счетчики и флаги цикла даже если применяется оператор next.

Операторы управления циклом.

next - подобен continue в С. Переходит к началу текущего цикла т.е. повторяет итерацию.

Пример: 

	M1:
	while ($i < 6)
	    {
	    ++$i;	# Увеличиваем счетчик на 1
	    next M1 if $i < 3; # Переходим в начало если $i < 3
	    ++$i;	# иначе увеличиваем счетчик еще раз на 1
	    }
	continue
	    {
	    print "$i "; # Печатаем $i
	    }

Результат: 1 2 4 6

last - подобен оператору break в языке С. Немедленно прерывает цикл. Блок continue пропускается.

Пример: 

        M1:
        while ($i < 6)
            {
            ++$i;       # Увеличиваем счетчик на 1
            last M1 if $i > 3; # Выход из цикла если $i > 3
            ++$i;       # иначе увеличиваем счетчик еще раз на 1
            }
continue {
            print "$i "; # Печатаем $i
}

Результат: 2 4

redo - начать новый цикл не вычисляя EXPR и не выполняя continue блок.

Пример:

        M1:
        while ($i < 6)
            {
            ++$i;       # Увеличиваем счетчик на 1
            redo M1 if $i == 3; # Далее пропустить для $i = 3
            ++$i;       # иначе увеличиваем счетчик еще раз на 1
            }
continue {
            print "$i "; # Печатаем $i
}

Результат: 2 5 7

Цикл for.

LABEL for (EXPR1; EXPR2; EXPR3) BLOCK
Оператор for полностью аналогичен оператору for в С. В перед началом цикла выполняется EXPR1, если EXPR2 = true выполняется блок, затем выполняется EXPR3.

Пример:

	for ($i = 2; $i < 5; ++$i)
           {
           print $i, " ";
           }
        print "\nПосле цикла i = $i\n";

Результат:

Цикл foreach.

LABEL foreach VAR (LIST) BLOCK
Переменной VAR присваивается поочередно каждый элемент списка LIST и выполняется блок. Если VAR опущено, то элементы присваиваются встроенной переменной $_. Если в теле блока изменять значение VAR то это вызовет изменение и элементов списка т.к. VAR фактически указывает на текущий элемент списка. Вместо слова foreach можно писать просто for - это слова синонимы.

Пример:

        @месяц = ("январь","февраль","март");  # Создали массив
        foreach $i (@месяц)
            {
            print $i," ";       # Печать $i
            }

Результат: январь февраль март

Пример:

        @месяц = ("январь","февраль","март");  # Создали массив
        foreach $i (@месяц)
            {
            $i = uc($i); # Перевели в верхний регистр
            }
        print @месяц;

Результат: ЯНВАРЬФЕВРАЛЬМАРТ

Пример:

	for $i (3,5,7)
	    {
	    print "$i ";
	    }

Результат: 3 5 7

Блоки и оператор switch.

Блок не зависимо от того имеет он метку или нет семантически представляет собой цикл который выполняется один раз. Поэтому действие операторов цикла next, last, redo - аналогично описанному выше. Блоки удобны для построения switch (переключатель) структур. В Perl нет специального оператора switch подобного языку С поэтому вы сами можете создавать удобные для вас конструкции. Опыт автора показывает что для простоты написания лучше всего подходит конструкция вида if ... elsif ... else ... хотя можно сочинить и нечто подобное: 

	SWITCH:
	{
	if ($i ==1 ) { .....; last SWITCH; }
	if ($i ==2 ) { .....; last SWITCH; }
	if ($i ==3 ) { .....; last SWITCH; }
	$default = 13;
	}

Выбирайте сами по своему вкусу.

Оператор goto.

В Perl существует оператор goto хотя где , как и когда его применять как говорил Ходжа Насреддин "Тонкий философский вопрос". Для начинающих программистов которым от так "нужен" я бы вообще посоветовал "забыть" о его существовании. Однако при создании больших производственных задач на последнем этапе особенно при отработке "отвальных" ошибочных ситуаций конечно goto нужен.

В Perl реализовано три формы goto. goto - метка, goto - выражение и goto - подпрограмма.

goto метка выполняет непосредственный переход на указанную метку.
goto - выражение Вычисляет имя метки и делает соответствующий переход. Например если мы хотим сделать переход на одну из трех меток "M1:", "M2:" или "M3:" в зависимости от значений переменной $i равной 0, 1 или 2 то это лучше сделать следующим образом: 
	goto ("M1", "M2", "M3")[$i];

здесь $i используется как индекс массива указанного непосредственно в выражении.

goto подпрограмма довольно редкий случай т.к. всегда проще и надежней вызвать подпрограмму "естественным" образом.

POD операторы. Документирование программ.

В Perl реализован очень удобный механизм для написания документации в момент создания программы. Для этого применяются специальные POD операторы. Если в теле программы интерпретатор встречает оператор начинающийся с символа '=' например: 

	= head Набор стандартных процедур

то пропускается все до слова '=cut'. Это удобно для включения длинных на несколько строк или страниц комментариев. Затем с помощью специальной программы pod можно отделить текст документации от текста программы.

Модули (packages).

В Perl реализован механизм модулей. Модуль это группа подпрограмм и переменных обычно включенных в один файл. Внутри одного модуля можно определить другой модуль. Начало модуля определяется директивой:

Конец модуля это конец блока или файла. Головной модуль имеет по умолчанию имя main. На имя внутри модуля можно ссылаться, добавляя '::' после имени модуля.

Например: 

	$main::var1	- переменная в головном модуле.

	::var1		- то же самое. Имя main можно опускать.

	$модуль1::var1	- переменная в модуле 'модуль1'

	$модуль1::модуль2::var1 - Модуль2 содержится в модуле 1.

Только идентификаторы, начинающиеся с буквы или символа '_', хранятся в пространстве имен текущего модуля. Остальные хранятся в пространстве головного модуля main. Кроме этого имена STDIN, STDOUT, STDERR, ARGV, ARGVOUT, ENV, INC и SIG так же хранятся в головном модуле.

Таблицы имен.

Все имена модуля хранятся в ассоциативном массиве (хеше) с именем модуля, к которому добавлены символы "::". Таким образом имена головного модуля хранятся в %main:: , модуля 'mod1' в %mod1:: и т.д. Выражение вида *имя указывает значение элемента хеша 'имя', это удобно для определения констант.

Например: 

	*pi = \3.14159;

Здесь переменная $pi - это константа пи, которую уже нельзя изменить.

Конструкторы и деструкторы.

Конструктор - это подпрограмма, которая выполняется в момент создания объекта, а деструктор - удаления объекта. Для модуля это подпрограммы с именами BEGIN и END. При определении этих подпрограмм слово sub можно опускать.

Конструктор BEGIN выполняется сразу как только возможно, т.е. как только он определен, даже не завершая дальнейший разбор программы. Можно указать несколько блоков BEGIN. Они будут выполняться один за другим в порядке определения.

Деструктор END выполняется последним как только возможно, т.е. при завершении работы интерпретатора. Можно указать несколько блоков END, при этом они будут выполняться в обратном определению порядке.

Классы.

В Perl нет специального синтаксиса для классов. Но функционально полноценными классами могут быть модули. При этом подпрограммы модуля становятся методами, а с помощью массива @ISA можно реализовать механизм наследования в классах. Более подробно классы описаны отдельно.

Создание библиотеки.

Если вы хотите создать модуль отдельным файлом и использовать как библиотеку подпрограмм, при этом вызывать подпрограммы библиотеки, не указывая имени модуля, вам необходимо оформить модуль следующим образом: 

	package имя_модуля;	# Такое же как и имя этого файла без расширения '.pm'
	require Exporter;	# Обязательная строка для экспорта имен
	@ISA = qw(Exporter);	# -//-
	@EXPORT = qw(func1 func2) # Перечисляем имена функций. Внимание ! нет запятой!
	@EXPORT_OK = qw( $переменная @массив ); # Указать публичные переменные, массивы и т.д. если необходимо
	{  # Начало блока модуля
	..... 
	sub func1
	........
	sub func2
	........
	1;
	}

Данный файл с расширением ".pm" должен храниться в одной из библиотечных директорий Perl. Они перечислены в массиве @INC, одна из них обычно "/usr/local/lib/perl/".

В головной программе вы указываете:

и вам становятся доступны имена подпрограмм данного модуля.

Perl библиотеки.

Стандартный набор библиотек обычно поставляется с дистрибутивом Perl, они разделяются на pragma библиотеки (работают как директивы компилятору) и стандартные библиотеки.

Pragma библиотеки.

Данные библиотеки используют как:

когда хотят включить действие и

когда выключить.

В стандартный набор входят следующие pragma:

diagnostics
Включить режим расширенной диагностики.

integer
Использовать целочисленную арифметику.

less
Режим минимальной загрузки компилятора.

overload
Режим переопределения операторов.

sigtrap
Режим слежения за прерываниями.

strict
Режим ограниченного использования "опасных" операторов.

subs
Режим обязательного декларирования подпрограмм.

Стандартные библиотеки.

AnyDBM_File
Возможность работы с разными типами баз данных.

AutoLoader
Загрузка в память функций только во время вызова.

AutoSplit
Разделить модуль для автозагрузки.

Benchmark
Анализ скорости исполнения программы.

Carp
Предупреждения об ошибках.

Config
Доступ к конфигурации Perl.

Cwd
Получить имя текущей рабочей директории.

DB_File
Работа с базой данных формата Berkley DB.

Devel::SelfStubber
Режим отладки автозагрузки.

DynaLoader
Динамическая загрузка библиотек C.

English
Использовать длинные имена встроенных переменных.

Env
Импортировать имена переменных окружения

Exporter
Обеспечивает экспорт/импорт для модулей.

ExtUtils::LibList
Определяет используемые библиотеки.

ExtUtils::MakeMaker
Создает файл проекта Makefile

ExtUtils::Manifest
Программы для создания и проверки файла MANIFEST

ExtUtils::Mkbootstrap
Применение файла начальной загрузки для DynaLoader.

Fcntl
Определения как и в С Fcntl.h

File::Basename
Синтаксический разбор спецификации файла.

File::CheckTree
Быстрый проход по директориям диска.

File::Find
Быстрый поиск файлов по директориям.

FileHandle
Обеспечивает объектный метод доступа к указателям файлов.

File::Path
Создание/удаление директорий.

Getopt::Long
Расширенная обработка опций.

Getopt::Std
Стандартная обработка опций.

I18N::Collate
Сравнение символов локальной кодировки.

IPC::Open2
Межпроцессорный обмен по чтению и записи.

IPC::Open3
Межпроцессорный обмен по чтению, записи, и обработки ошибок.

Net::Ping
Тест доступа к хосту.

POSIX
Стандартный интерфейс по IEEE Std 1003.1

SelfLoader
Загрузка функций только по вызову.

Socket
Определение структур и констант как и в С socket.h

Test::Harness
Стандартный тест с статистикой.

Text::Abbrev
Создание таблицы сокращений по списку.

Подробное описание каждой библиотеки записано в самом файле.

CPAN

Программисты всего мира, работающие с Perl, создали общедоступную библиотеку модулей CPAN. Она доступна через Интернет и содержит огромное количество различных по назначению модулей. К ним относятся документаторы, системные интерфейсы, интерфейсы работы с базами данных, работа в сети, с файлами, Интернет-броузеры, системы поиска, огромное количество CGI скриптов для Web серверов и многое-многое другое. Список некоторых CPAN серверов вы можете найти в приложении.

Подпрограммы.

Для применения подпрограммы ее необходимо определить либо в текущем модуле (файле), либо во внешнем модуле (файле). Подпрограммы определяются и декларируются следующим образом:

Для определения динамической анонимной подпрограммы можно указать:

Для импортирования подпрограмм из других модулей используйте:

Вызов подпрограммы: 

     имя(список параметров); # символ '&' можно не указывать.
     имя список;             # Если подпрограмма уже декларирована.
     &имя;                   # Параметры в @_

Все параметры передаются подпрограмме как массив @_. Соответственно $_[0] - первый параметр, $_[1] - второй и т.д. Массив @_ - локальный, но он содержит адреса параметров, поэтому можно изменять значение параметров. Возвращаемое значение подпрограммы - результат последнего оператора. Это может быть как скаляр так и массив. Можно принудительно возвращать результат используя функцию return().

Подпрограмму можно вызвать, используя префикс '&' перед именем подпрограммы. Если подпрограмма предварительно продекларирована, то префикс и скобки можно опустить.

Private переменные.

Для применения переменных доступных только внутри блока или подпрограммы необходимо определить их с помощью функции my(список).
Если переменная одна, то скобки можно опустить.

my() декларирует private переменные в пределах текущей подпрограммы, блока, функции eval() или do/require/use файлов. Private переменные аналогичны auto переменным в С.

Пример: 

	# Программа вычисления факториала.

	print fact(3);  # вычислить факториал 3*2*1

	sub fact	# Определяем подпрограмму.
	{ my $m;                # private переменная но не local !
	$m = $_[0];
	return 1 if $m <= 1; return($m * fact($m 1)); }

Можно указывать начальные значения private переменных как: 

Так для вышеприведенного примера лучше было написать:

Переменные типа local.

В общем лучше использовать private переменные, т. к. это надежней и быстрее. private переменные обеспечивают лексическую область применения (видимости), а local - динамическую. Обычно это переменные форматов, значение которых должно быть видимо из вызываемых подпрограмм. Применение функции local() нецелесообразно в циклах, так как она вызывается каждый раз и таким образом заметно увеличивает время выполнения цикла.

Прототипы (prototypes).

Для краткого описания типа передаваемых подпрограмме параметров можно применять прототипы. В Perl существуют следующие прототипы:

Декларация Пример вызова
sub mylink($$) mylink $old, $new
sub myvec($$$) myvec $var, $offset, 1
sub myindex($$;$) myindex &getstring, "substr"
sub myreverse(@) myreverse $a, $b, $c
sub myjoin($@) myjoin ":",$a,$b,$c
sub mypop(\@) mypop @array
sub mysplice(\@$$@) mysplice @array, @array, 0, @pushme
sub mykeys(\%) mykeys %{$hashref}
sub myopen(*;$) myopen HANDLE, $name
sub mypipe(**) mypipe READHANDLE, WRITEHANDLE
sub mygrep(&@) mygrep { /foo/ } $a, $b, $c
sub myrand($) myrand 42
sub mytime() mytime 
Здесь:

Ссылка как параметр.

Иногда нужно в качестве параметра передать подпрограмме не значение элемента массива, а ссылку на него, чтобы подпрограмма могла изменить значение элемента. Для этого в Perl к имени переменной добавляется символ '*' Подобное выражение называют 'type glob' так же как в Unix символом '*' обозначают "все возможные значения". Поэтому '*' для массива означает "все элементы массива". Для скаляров употреблять '*' не имеет смысла, т.к. они и так передаются ссылкой и вы можете изменять значение параметра, изменяя, например, переменную $_[0].

Переопределение встроенных функций.

Большинство встроенных функций Perl можно переопределить своими собственными. Обычно это делают для удобства совместимости Perl для разных платформ систем.
Для этого нужно перечислить имена этих функций в виде: 

и далее в модуле определить сами функции.

Автозагрузка.

Если вы попытаетесь вызвать несуществующую функцию, то Perl немедленно выдаст сообщение об ошибке. Но если вы определите подпрограмму с именем 'AUTOLOAD', то она будет вызвана с теми же параметрами, а переменная $AUTOLOAD будет содержать имя несуществующей подпрограммы. Данный механизм очень удобен для средств отладки.

Форматы.

В Perl реализован удобный метод создания форматированных отчетов. С помощью оператора format вы описываете заголовки, размеры полей, указываете положение данных на листе в удобной текстовой форме. Затем выполняете команду write(файл), которая выводит отформатированные данные в указанный файл.

Оператор format имеет следующий синтаксис: 

	format имя =
	FORMLIST
	.

Обратите внимание на то, что описание формата идет после строки format и заканчивается символом '.' в начале строки.

Здесь 'имя' - это имя формата, такое же как и имя указателя выходного файла. Если 'имя' отсутствует то значение по умолчанию - STDOUT.

FORMLIST - это строки формата. Они бывают трех типов:

  1. Комментарий. Строка начинается символом '#'.
  2. Описатель полей данных (picture).
  3. Строка аргументов используемых описателем.

Описатель - это строка, которая выводится в виде "как есть" за исключением специально обозначенных форматов полей данных. Каждое поле начинается либо символом '@', либо '^'. В описательной строке указывается только положение и вид выводимых данных, но не имена полей и переменных. Для этого предназначена следующая строка аргументов которая следует всегда после описателя и содержит имена переменных или целые выражения в порядке указанном описателем.

Размер и вид поля в описателе обозначается следующими символами:

"<<<<" - выравнить значение по правому краю.
">>>>" - -//- по левому.
"||||" - -//- по центру.
"####.###" - формат числа с точкой.
"@*" - многострочная строка. Данные выводятся в колонку.

Размер поля равен количеству указанных символов.
Символ '^' в начале поля имеет специальное значение.
Так:

для строчного скаляра: