for-in loop/ru

│ English (en) │ français (fr) │ 日本語 (ja) │ русский (ru) │

"for-in" цикл появился в delphi, начиная с версии 2005. Данная конструкция доступна сейчас с версии fpc 2.4.2.

Delphi и FPC реализация

Она имеет следующий синтаксис:

Цикл применимый к строкам

procedure StringLoop(S: String);
var
  C: Char;
begin
  for C in S do
    DoSomething(C);
end;

Цикл применимый к массиву

procedure ArrayLoop(A: Array of Byte);
var
  B: Byte;
begin
  for B in A do
    DoSomething(B);
end;

Цикл применимый к множеству

type
  TColor = (cRed, cGren, cBlue);
  TColors = set of TColor;
procedure SetLoop(Colors: TColors);
var
  Color: TColor;
begin
  for Color in Colors do
    DoSomething(Color);
end;

Применение к классам контейнерам

Для обхода элементов класса контейнера необходимо добавить специальный перечислитель. Перечислитель встраиваемый в класс представлен в следующем шаблоне:

TSomeEnumerator = class
public
  function MoveNext: Boolean;
  property Current: TSomeType;
end;

Для реализации перечислителя необходимы: метод MoveNext, который увеличивает позицию элемента перечисления и свойство Current, в котором возвращается выбранный вами тип данных.

Следующим шагом необходимо добавить к классу контейнеру специального метода GetEnumerator, который будет возвращать экземпляр перечислителя.

Пример:

type
  TEnumerableTree = class;

  TTreeEnumerator = class
  private
    FTree: TEnumerableTree;
    FCurrent: TNode;
  public
    constructor Create(ATree: TEnumerableTree); 
    function MoveNext: Boolean;
    property Current: TNode read FCurrent;
  end;

  TEnumerableTree = class
  public
    function GetEnumerator: TTreeEnumerator;
  end;

constructor TTreeEnumerator.Create(ATree: TEnumerableTree);
begin
  inherited Create;
  FTree := ATree;
  FCurrent := nil;
end;

function TTreeEnumerator.MoveNext: Boolean;
begin
  // получение следующего узла дерева
  if FCurrent = nil then
    FCurrent := FTree.GetFirstNode
  else
    FCurrent := FTree.GetNextNode(FCurrent);
  Result := FCurrent <> FTree.GetLastNode;
end;

function TEnumerableTree.GetEnumerator: TTreeEnumerator;
begin
  Result := TTreeEnumerator.Create(Self);
end;

После этого вы можете использовать следующий код:

procedure TreeLoop(ATree: TEnumerableTree);
var
  ANode: TNode;
begin
  for ANode in ATree do
    DoSomething(ANode);
end;

Поддержка перечислителя встроена в основные классы: TList, TStrings, TCollection, TComponent, ...

Также поддержку перечислителя можно добавить в класс контейнер, если вы реализует в нём следующий интерфейс:

  IEnumerable = interface(IInterface)
    function GetEnumerator: IEnumerator;
  end;

Интерфейс IEnumerator определён следующим образом:

  IEnumerator = interface(IInterface)
    function GetCurrent: TObject;
    function MoveNext: Boolean;
    procedure Reset;
    property Current: TObject read GetCurrent;
  end;

Расширения FPC

Приведенные ниже примеры не поддерживаются Delphi, и предназначены только для FPC.

Перечисления и диапазоны

В Delphi невозможно использовать в цикле типы перечислений и диапазонов:

type
  TColor = (clRed, clBlue, clBlack);
  TRange = 'a'..'z';
var
  Color: TColor;
  ch: Char;
begin
  for Color in TColor do
    DoSomething(Color);
  for ch in TRange do
    DoSomethingOther(ch);
end.

Объявление перечислителей

В Delphi также невозможно добавить перечислитель не изменяя класс и добавить перечислитель к следующим типам не-классы/объекты/записи/интерфейсы. В FPC добавление перечислитиля для любого типа производится новым оператором operator Enumerator. Смотрите следующий пример:

type
  TMyRecord = record F1: Integer; F2: array of TMyType; end;
  TMyArrayEnumerator = class
    constructor Create(const A: TMyRecord);
    function Current: TMyType;
    function MoveNext: Boolean;
  end;

  // Это новый встроенный оператор
  operator Enumerator(const A: TMyRecord): TMyArrayEnumerator;
  begin
    Result := TMyArrayEnumerator.Create(A);
  end;

var
  A: MyRecord;
  V: TMyType
begin
  for V in A do
    DoSomething(V);
end.

Примером использования перечислений может быть следующая реализация эффективного перебора строк в кодировке UTF-8:

type
  TUTF8StringEnumerator = class
  private
    FByteIndex: Integer;
    FCharIndex: Integer;
  public
    constructor Create(const A: UTF8String);
    function Current: UTF8Char;
    function MoveNext: Boolean;
  end;

  operator Enumerator(A: UTF8String): TUTF8StringEnumerator;
  begin
    Result := TUTF8String.Create(A);
  end;

var
  s: UTF8String;
  ch: UTF8Char;
  i: Integer;
begin
  // Здесь требуется выполнить O(N^2) операций
  for i := 1 to Length(s) do
    DoSomething(ch[i]);
  // А здесь, только O(N) операций
  for ch in s do
    DoSomething(ch);
end.

Использование имён идентификаторов отличных от MoveNext и Current

В Delphi вы должны использовать только функцию с именем 'MoveNext' и свойство с именем 'Current' для перечислений. В FPC можно использовать любые разрешенные имена. Для того, чтобы указать компилятору какая функция перечисляет элементы необходимо указать следующий модификатор 'enumerator MoveNext', а для свойства текущего элемента 'enumerator Current'. Смотрите следующий пример:

type
  { TMyListEnumerator }

  TMyListEnumerator = object
  private
    FCurrent: Integer;
  public
    constructor Create;
    destructor Destroy;
    function StepNext: Boolean; enumerator MoveNext;
    property Value: Integer read FCurrent; enumerator Current;
  end;

  TMyList = class
  end;

{ TMyListEnumerator }

constructor TMyListEnumerator.Create;
begin
  FCurrent := 0;
end;

destructor TMyListEnumerator.Destroy;
begin
  inherited;
end;

function TMyListEnumerator.StepNext: Boolean;
begin
  inc(FCurrent);
  Result := FCurrent <= 3;
end;

operator enumerator (AList: TMyList): TMyListEnumerator;
begin
  Result.Create;
end;

var
  List: TMyList;
  i: integer;
begin
  List := TMyList.Create;
  for i in List do
    WriteLn(i);
  List.Free;
end.

Proposed extensions

Select which enumerator to use

It is impossible to choose among different possible enumerators. For example you can traverse a tree using different orders. The well known algorithms are: preorder, postorder, inorder and breadth‑first traversals. Therefore it would be useful to have an ability to choose an enumerator. For example using the following syntax:

type
  TTreeEnumeratorType = (tePreOrder, tePostOrder, teInOrder, teBreadthFirst)
procedure TraverseTree(Tree: TTree);
var
  Node: TNode;
begin
  // Variant1. For the class instances we can call the method Tree.GetEnumerator(teInOrder). 
  // For the classes we can call a class method
  for Node in Tree using GetEnumerator(teInOrder) do
    Dosomething(Node);

  // Variant2. Or we can call the global function
  for Node in Tree using GetEnumerator(Tree, teInOrder) do
    Dosomething(Node);

  // Variant3. In the previous variant 'in Tree' is useless so the next code is a simplified form:
  for Node using GetEnumerator(Tree, teInOrder) do
    Dosomething(Node);

  // Variant4. We can try to avoid new context key-word 'using' by calling method:
  for Node in Tree.GetSomeEnumerator(teInOrder) do
    Dosomething(Node);
  // but this brings ambiguity to the compiler since Tree.GetSomeEnumerator(teInOrder) can be translated into
  // Tree.GetSomeEnumerator(teInOrder).GetEnumerator
  // This ambiguity might be resolvable by checking whether the class implements IEnumerator interface
end;

// for basic type we will call only the apropriate function
procedure TraverseString(S: String);
var
  C: Char;
begin
  for C in S using GetReverseStringEnumerator(S) do
    DoSomething(C);
end;

Get enumerator Position if available

Finally, it is impossible to extract any information from the iterator except the current item. Sometimes other data, such as current index, may be useful:

type
  TUTF8StringEnumerator = class
  private
    FByteIndex: Integer;
    FCharIndex: Integer;
  public
    constructor Create(const A: UTF8String);
    function Current: UTF8Char;
    function CurrentIndex: Integer;
    function MoveNext: Boolean;
  end;

  operator GetEnumerator(A: UF8String): TUF8StringEnumerator;
  begin
    Result := TUF8String.Create(A);
  end;

var
  s: UF8String;
  ch: UF8Char;
  i: Integer;
begin

  // Inefficient, as discussed above
  for i := 1 to Length(s) do
    Writeln(i, ': ', ch[i]);

  // Ok, but ugly
  i := 1;
  for ch in s do begin
    Writeln(i, ': ', ch);
    Inc(i);
  end;

  // Proposed extension
  for ch in s index i do
    Writeln(i, ': ', ch);
end.

Note that index might return arbitrary type, not necessarily integer. For example, in the case of tree traversal, the index might return an array of nodes from on the path from the tree root to the current node.

Ссылки

• http://17slon.com/blogs/gabr/2007/03/fun-with-enumerators.html