Naser Dakhel

تظهر الأنماط في العديد من الأماكن في رست، وقد استخدمتها سابقًا دون ملاحظتها غالبًا. سنتحدّث في هذه المقالة عن جميع الحالات التي يكون فيها استخدام الأنماط صالحًا، إضافةً إلى الحالات التي تكون فيها قابلة للدحض Refutable. أذرع تعبير match كما تحدثنا سابقًا في الفصل التعدادات enums في لغة رست، يمكننا استخدام الأنماط في أذرع arms تعبير match، ويُعرَّف التعبير match بالكلمة المفتاحية match، تليها قيمة للتطابق معها وواحد أو أكثر من أذرع المطابقة التي تتألف من نمط وتعبير يُنفذ إذا طابقت القيمة نمط الذراع على النحو التالي: match VALUE { PATTERN => EXPRESSION, PATTERN => EXPRESSION, PATTERN => EXPRESSION, } على سبيل المثال إليك تعبير match من الشيفرة 5 (من الفصل المذكور آنفًا) الذي يطابق القيمة Option<i32>‎ في المتغير x: match x { None => None, Some(i) => Some(i + 1), } الأنماط في تعبير match السابق، هما: None و Some(i)‎ على يسار كل سهم. أحد مُتطلبات تعبير match هو ضرورة كونه شاملًا لجميع الحالات، أي ينبغي أخذ جميع القيم المُحتملة بالحسبان في تعبير match. أحد الطرق لضمان تغطية شاملة الاحتمالات هي وجود نمط مطابقة مع الكل Catchall pattern للذراع الأخير، فلا يمكن مثلًا فشل تطابق اسم متغير لأي قيمة إطلاقًا وبذلك يغطي كل حالة متبقية. يطابق النمط المحدد _ أي قيمة، لكن لا يرتبط بمتغير، لذلك يُستخدم غالبًا في ذراع المطابقة الأخير. يمكن أن يكون النمط _ مفيدًا عندما نريد تجاهل أي قيمة غير محددة مثلًا، وسنتحدث لاحقًا بتفصيل أكثر عن النمط _ في قسم "تجاهل القيم في النمط". تعابير if let الشرطية تحدثنا في الفصل التعدادات enums في لغة رست عن كيفية استخدام تعابير if let بصورةٍ أساسية مثل طريقة مختصرة لكتابة مكافئ التعبير match، بحيث يطابق حالةً واحدةً فقط، ويمكن أن يكون التعبير if let مترافقًا مع else اختياريًا، بحيث يحتوي على شيفرة برمجية تُنفّذ في حال لم يتطابق النمط في if let. تبيّن الشيفرة 1 أنه من الممكن مزج ومطابقة تعابير if let و else if و else if let، لإعطاء مرونة أكثر من استخدام التعبير match الذي يقارن قيمةً واحدة مع الأنماط. إضافةً إلى ذلك، لا تتطلب رست أن تكون الأذرع في سلسلة if let أو else if أو else if let متعلقة ببعضها بعضًا. تحدد الشيفرة 1 لون الخلفية اعتمادّا على تحقّق عدد من الشروط، إذ أنشأنا في مثالنا هذا متغيرات مع قيم مضمّنة في الشيفرة بحيث يمكن لبرنامج حقيقي استقبالها مثل مدخلات من المستخدم. اسم الملف: src/main.rs fn main() { let favorite_color: Option<&str> = None; let is_tuesday = false; let age: Result<u8, _> = "34".parse(); if let Some(color) = favorite_color { println!("Using your favorite color, {color}, as the background"); } else if is_tuesday { println!("Tuesday is green day!"); } else if let Ok(age) = age { if age > 30 { println!("Using purple as the background color"); } else { println!("Using orange as the background color"); } } else { println!("Using blue as the background color"); } } [الشيفرة 1: استخدام if let و else if و else if let و else بنفس الوقت] يُستخدم اللون المفضّل للمستخدم لونًا للخلفية إذا حدده المستخدم، وفي حال لم يُحدد لونه المفضل وكان اليوم خميس فسيكون لون الخلفية أخضر؛ وإذا حدّد المستخدم عمره في سلسلة نصية string، يمكننا تحليلها إلى رقم بنجاح، ويكون اللون إما برتقاليًا أو بنفسجيًا اعتمادًا على قيمة هذا الرقم؛ وأخيرًا إذا لم تنطبق أي من هذه الشروط سيكون لون الخلفية أزرق. يسمح لنا هذا الهيكل الشرطي بدعم المتطلبات المعقدة، إذ نطبع في هذا المثال باستخدام القيم المضمّنة في الشيفرة ما يلي: Using purple as the background color يمكنك ملاحظة أن التعبير if let تسبب بحصولنا على متغير مخفي shadowed variable بالطريقة ذاتها التي تسببت بها أذرع التعبير match؛ إذ يُنشئ السطر if let Ok(age) = age متغيرًا مخفيًا جديد يدعى age يحتوي على القيمة داخل المتغاير Ok، وهذا يعني أنه يجب إضافة الشرط if age > 30 داخل الكتلة؛ إذ لا يمكننا جمع الشَرطين في if let ok(age) = age && age > 30، والقيمة الخفية age التي نريد مقارنتها مع 30 غير صالحة حتى يبدأ النطاق scope الجديد بالقوس المعقوص curly bracket. الجانب السلبي في استخدامنا لتعبير if let هو أن المصرّف لا يتحقق من شمولية الحالات مثلما يفعل تعبير match. إذا تخلّينا عن كتلة else الأخيرة وبالتالي فوّتنا معالجة بعض الحالات، لن ينبهنا المصرّف على احتمالية وجود خطأ منطقي. حلقات while let الشرطية تسمح الحلقة الشرطية while let بتنفيذ حلقة while طالما لا يزال النمط مُطابقًا على نحوٍ مشابه لبُنية if let. كتبنا في الشيفرة 2 حلقة while let تستخدم شعاعًا مثل مكدّس stack وتطبع القيم في الشعاع بالترتيب العكسي لإدخالها. fn main() { let mut stack = Vec::new(); stack.push(1); stack.push(2); stack.push(3); while let Some(top) = stack.pop() { println!("{}", top); } } [الشيفرة 2: استخدام حلقة while let لطباعة القيم طالما يُعيد استدعاء stack.pop()‎ المتغاير Some] يطبع المثال السابق القيمة 3 ثم 2 ثم 1، إذ يأخذ التابع pop آخر عنصر في الشعاع vector ويُعيد Some(value)‎، ويعيد القيمة None إذا كان الشعاع فارغًا. يستمر تنفيذ الحلقة while والشيفرة البرمجية داخل كتلتها طالما يُعيد استدعاء pop القيمة Some، وعندما يعيد استدعاء pop القيمة None تتوقف الحلقة، ويمكننا استخدام while let لإزالة pop off كل عنصر خارج المكدّس. حلقات for التكرارية القيمة التي تتبع الكلمة المفتاحية for في حلقة for هي النمط، فعلى سبيل المثال النمط في for x in y هو x. توضح الشيفرة 3 كيفية استخدام النمط في حلقة for لتفكيك destructure أو تجزئة الصف tuple إلى جزء من حلقة for. fn main() { let v = vec!['a', 'b', 'c']; for (index, value) in v.iter().enumerate() { println!("{} is at index {}", value, index); } } [الشيفرة 3: استخدام نمط في حلقة for لتفكيك صف] تطبع الشيفرة 3 ما يلي: $ cargo run Compiling patterns v0.1.0 (file:///projects/patterns) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.52s Running `target/debug/patterns` a is at index 0 b is at index 1 c is at index 2 نُعدل مكرّرًا iterator باستخدام التابع enumerate بحيث يعطينا قيمةً ودليلًا index لهذه القيمة ضمن صف tuple، بحيث تكون القيمة الأولى هي الصف ('‎0, 'a). عندما تطابق هذه القيمة النمط (index, value) ستكون index هي 0 وستكون value هي a، مما سيتسبب بطباعة السطر الأول من الخرج. تعليمات let تحدثنا سابقًا عن استخدام الأنماط مع match و if let فقط، إلا أننا استخدمنا الأنماط في أماكن أُخرى أيضًا مثل تعليمة let. ألقِ نظرةً على عملية إسناد المتغير التالية باستخدام let: #![allow(unused)] fn main() { let x = 5; } اِستخدمت الأنماط في كلّ مرة استخدمت فيها تعليمة let بالشكل السابق دون معرفتك لذلك. تكون تعليمة let بالشكل التالي: let PATTERN = EXPRESSION; يشكّل اسم المتغير في التعليمات المشابهة لتعليمة let x = 5;‎ -مع اسم المتغير في فتحة PATTERN- نوعًا بسيطًا من الأنماط. تقارن رست التعابير مع الأنماط وتُسند أي اسم تجده، أي تتألف التعليمة let x = 5‎;‎ من نمط هو x يعني "اربط ما يتطابق هنا مع المتغير x"، ولأن الاسم x يمثّل كامل النمط، فإن هذا النمط يعني "اربط كل شيء مع المتغير x مهما تكُن القيمة". لملاحظة مطابقة النمط في let بوضوح أكبر، جرّب الشيفرة 4 التي تستخدم نمطًا مع let لتفكيك الصف. let (x, y, z) = (1, 2, 3); [الشيفرة 4: استخدام نمط لتفكيك الصف وإنشاء ثلاثة متغيرات بخطوة واحدة] طابقنا الصف مع النمط هنا، إذ تُقارن رست القيمة (3, 2, 1) مع النمط (x, y, z) وترى أن القيمة تطابق النمط فعلًا، لذلك تربط رست 1 إلى xو 2 إلى y و 3 إلى z. يمكن عدّ نمط الصف هذا بمثابة تضمين ثلاثة أنماط متغيرات مفردة داخله. إذا كان عدد العناصر في النمط لا يطابق عدد العناصر في الصف، لن يُطابَق النوع بأكمله وسنحصل على خطأ تصريفي. تبيّن الشيفرة 5 على سبيل المثال محاولة تفكيك صف بثلاثة عناصر إلى متغيرين وهي محاولة فاشلة. let (x, y) = (1, 2, 3); [الشيفرة 5: بناء خاطئ لنمط لا تطابق متغيراته عدد العناصر الموجودة في الصف] ستتسبب محاولة تصريف الشيفرة السابقة بالخطأ التالي: $ cargo run Compiling patterns v0.1.0 (file:///projects/patterns) error[E0308]: mismatched types --> src/main.rs:2:9 | 2 | let (x, y) = (1, 2, 3); | ^^^^^^ --------- this expression has type `({integer}, {integer}, {integer})` | | | expected a tuple with 3 elements, found one with 2 elements | = note: expected tuple `({integer}, {integer}, {integer})` found tuple `(_, _)` For more information about this error, try `rustc --explain E0308`. error: could not compile `patterns` due to previous error يمكننا تجاهل قيمة أو أكثر في الصف لتصحيح الخطأ وذلك باستخدام _ أو .. كما سنرى لاحقًا في قسم "تجاهل القيم في النمط". إذا كانت المشكلة هي وجود عدة متغيرات في النمط فإن الحل يكمن بجعل الأنواع تتطابق عن طريق إزالة المتغيرات حتى يتساوى عدد المتغيرات وعدد العناصر في الصف. معاملات الدالة Function Parameters يمكن لمعاملات الدالة أن تمثّل أنماطًا. ينبغي أن تكون الشيفرة 6 مألوفةً بالنسبة لك، إذ نصرّح فيها عن دالة اسمها foo تقبل معاملًا واحدًا اسمه x من النوع i32. fn foo(x: i32) { // تُكتب الشيفرة البرمجية هنا } [الشيفرة 6: بصمة دالة function signature تستخدم الأنماط في معاملاتها] يشكّل الجزء x نمطًا. يمكننا مطابقة الصف في وسيط الدالة مع النمط كما فعلنا مع let. تجزِّء الشيفرة 7 القيم الموجودة في الصف عندما نمررها إلى الدالة. اسم الملف: src/main.rs fn print_coordinates(&(x, y): &(i32, i32)) { println!("Current location: ({}, {})", x, y); } fn main() { let point = (3, 5); print_coordinates(&point); } [الشيفرة 7: دالة تفكك الصف مع معاملاتها] تطبع الشيفرة السابقة: Current location: (3, 5)‎، إذ تطابق القيم ‎&(3, 5)‎ النمط ‎&(x, y)‎، لذا فإن قيمة x هي 3 وقيمة y هي 5. يمكننا أيضًا استخدام الأنماط في قوائم معاملات التغليف closure parameter lists بطريقة قوائم معاملات الدالة function parameter lists ذاتها، لأن المغلفات مشابهة للدالات كما رأينا سابقًا في الفصل المغلفات closures في لغة رست. رأينا بحلول هذه النقطة عدة طرق لاستخدام الأنماط، إلا أن الأنماط لا تعمل بالطريقة ذاتها في كل مكان تُستخدم فيه، إذ يجب أن تكون الأنماط غير قابلة للدحض في بعض الأماكن وفي بعضها الآخر كذلك، وسنتحدث عن هذين المفهومين تاليًا. قابلية الدحض refutability واحتمالية فشل مطابقة النمط تأتي الأنماط بشكلين: قابلة للدحض أو النقض refutable وغير قابلة للدحض irrefutable، إذ تُدعى الأنماط التي تطابق أي قيمة تمرر خلالها بالأنماط القابلة للدحض، ومثال على ذلك هو x في التعليمة let x = 5;‎ وذلك لأن المتغير x سيطابق أي شيء وبالتالي لا تفشل المطابقة؛ بينما تُدعى الأنماط التي تفشل في بعض القيم بالأنماط القابلة للدحض، ومثال على ذلك هو Some(x)‎ في التعبير if let Some(x) = a_value لأن النمط Some(x)‎ لن يُطابق إذا كانت القيمة في المتغير a_value هي None عوضًا عن Some. تقبل معاملات الدالة وتعليمات let وحلقات for فقط الأنماط غير القابلة للدحض لأن البرنامج لا يستطيع عمل أي شيء مفيد عندما لا تتطابق القيم. يقبل التعبيران if let و while let الأنماط القابلة للدحض وغير القابلة للدحض، إلا أنّ المصرّف يحذّر من استخدام الأنماط غير القابلة للدحض، لأنها -بحسب تعريفها- ليست معدّة لتتعامل مع فشل محتمل، إذ تتمثّل الوظيفة الشرطية بقدرتها على التصرف بصورةٍ مختلفة اعتمادًا على النجاح أو الفشل. عمومًا، لا يهم كثيرّا التمييز بين الأنماط القابلة للدحض وغير القابلة للدحض، ولكن يجب أن يكون مفهوم قابلية الدحض مألوفًا، وذلك لحل الأخطاء التي قد تحصل، إذ يجب في تلك الحالات تغيير إما النمط أو البنية construct المستخدمة مع النمط حسب السلوك المُراد من الشيفرة. لنتابع مثالّا لما قد يحصل عندما نجرب استخدام نمط قابل للدحض عندما تتطلب رست نمطّا غير قابل للدحض -والعكس صحيح- إذ تبيّن الشيفرة 8 تعليمة let إلا أن النمط الذي حددناه هو Some(x)‎ وهو نمط قابل للدحض، ولن تُصرَّف الشيفرة كما هو متوقع. let Some(x) = some_option_value; [الشيفرة 8: محاولة استخدام نمط قابل للدحض مع let] ستفشل مطابقة النمط في Some(x)‎ إذا كانت القيمة في some_option_value هي None أي أن النمط هو قابل للدحض، ولكن تقبل تعليمة let فقط الأنماط غير القابلة للدحض لأنه لا توجد قيمة صالحة تستطيع الشيفرة استخدامها مع قيمة None. تنبّهنا رست عند استخدام قيمة قابلة للدحض عندما يتطلب الأمر وجود قيمة غير قابلة للدحض وقت التصريف: $ cargo run Compiling patterns v0.1.0 (file:///projects/patterns) error[E0005]: refutable pattern in local binding: `None` not covered --> src/main.rs:3:9 | 3 | let Some(x) = some_option_value; | ^^^^^^^ pattern `None` not covered | = note: `let` bindings require an "irrefutable pattern", like a `struct` or an `enum` with only one variant = note: for more information, visit https://doc.rust-lang.org/book/ch18-02-refutability.html note: `Option<i32>` defined here --> /rustc/d5a82bbd26e1ad8b7401f6a718a9c57c96905483/library/core/src/option.rs:518:1 | = note: /rustc/d5a82bbd26e1ad8b7401f6a718a9c57c96905483/library/core/src/option.rs:522:5: not covered = note: the matched value is of type `Option<i32>` help: you might want to use `if let` to ignore the variant that isn't matched | 3 | let x = if let Some(x) = some_option_value { x } else { todo!() }; | ++++++++++ ++++++++++++++++++++++ help: alternatively, you might want to use let else to handle the variant that isn't matched | 3 | let Some(x) = some_option_value else { todo!() }; | ++++++++++++++++ For more information about this error, try `rustc --explain E0005`. error: could not compile `patterns` due to previous error تُعطينا رست الخطأ التصريفي السابق، وذلك بسبب عدم تغطيتنا لكل القيم الممكنة مع النمط Some(x)‎، ولن نستطيع فعل ذلك حتى لو أردنا. يمكننا إصلاح المشكلة في حال وجود نمط قابل للدحض يحل مكان نمط غير قابل للدحض عن طريق تغيير الشيفرة التي تستخدم النمط؛ فبدلًا من استخدام let نستخدم if let، وهكذا إذا لم يُطابق النمط تتخطى الشيفرة تلك الشيفرة الموجودة في القوسين المعقوصين وتستمر بذلك صلاحية الشيفرة. تبيّن الشيفرة 9 كيفية إصلاح الخطأ في الشيفرة 8. if let Some(x) = some_option_value { println!("{}", x); } [الشيفرة 9: استخدام if let وكتلة تحتوي على أنماط قابلة للدحض بدلًا من let] سُمح للشيفرة السابقة بالتصريف، فهذه الشيفرة صالحة، على الرغم من أنه لا يمكن استخدام نمط غير قابل للدحض دون رسالة خطأ. إذا أعطينا if let نمطًا يطابق دومًا مثل x كما في الشيفرة 10، سيمنحنا المصرّف تنبيهًا. fn main() { if let x = 5 { println!("{}", x); }; } [الشيفرة 10: محاولة استخدام نمط غير قابل للدحض مع if let] تشتكي رست من عدم منطقيّة استخدام if let مع نمط غير قابل للدحض: $ cargo run Compiling patterns v0.1.0 (file:///projects/patterns) warning: irrefutable `if let` pattern --> src/main.rs:2:8 | 2 | if let x = 5 { | ^^^^^^^^^ | = note: this pattern will always match, so the `if let` is useless = help: consider replacing the `if let` with a `let` = note: `#[warn(irrefutable_let_patterns)]` on by default warning: `patterns` (bin "patterns") generated 1 warning Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.39s Running `target/debug/patterns` 5 يجب أن تستخدم مطابقة الأذرع match arms الأنماط القابلة للدحض لهذا السبب ما عدا الذراع الأخير، الذي يجب أن يطابق أي قيمة متبقية من النمط غير القابل للدحض. تسمح رست باستخدام نمط غير قابل للدحض في match باستخدام ذراع واحد فقط، ولكن الصياغة هذه ليست مفيدة ويمكن استبدالها بتعليمة let أبسط. بعدما عرفنا أماكن استخدام الأنماط والفرق بين الأنماط القابلة للدحض وغير القابلة للدحض، دعنا نكمل طريقة الصياغة syntax التي يمكن استخدامها لإنشاء الأنماط. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Patterns and Matching من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: تنفيذ نمط تصميمي Design Pattern كائني التوجه Object-Oriented في لغة رست أنماط التصميم البرمجي Design patterns أنماط التصميم وتقنيات إعادة التصميم في Cpp توثيق أنماط التصميم

لا يهم الأداء كثيرًا من أجل البرامج الصغيرة، فربما تستغرق ساعةً في كتابة برنامج نصي لأتمتة مهمة تحتاج ثواني لتُنفذ. حتى لو استغرقت وقتًا أطول فسينتهي البرنامج عندما تعود لمكتبك مع فنجان القهوة، إلا أنه من الضروري أحيانًا الاهتمام بتعلم كيفية جعل البرامج النصية أسرع، ولكن لا نستطيع معرفة إذا كان التغييرات قد حسّنت البرنامج إذا لم نكن نعرف كيفية قياس سرعة البرنامج. يأتي هنا دور وحدات مثل timeit و cProfile الخاصة بلغة بايثون، إذ تقيس هذه الوحدات سرعة تنفيذ الشيفرة فقط وتُنشئ أيضًا توصيفًا لأجزاء الشيفرة السريعة والأجزاء التي تحتاج إلى تحسين. سنتعلم في هذا الفصل -إضافةً إلى قياس سرعة البرنامج- إلى كيفية قياس الزيادات النظرية theoretical increases في وقت التنفيذ runtime مع نمو حجم البيانات الخاصة ببرنامجك. يُطلق على ذلك في علوم الحاسوب ترميز O الكبير big O notation. وحدة timeit تُعد مقولة "التحسين السابق لأوانه هو أصل كل شر Premature optimization is the root of all evil" مقولةً شائعةً في تطوير البرمجيات، والتي تُنسب إلى عالم الحاسوب دونالد نوث Donald Knuth، الذي ينسبها بدوره إلى طوني هوري Tony Hoare. وهو بدوره ينسبها إلى دونالد نوث Donald Knuth. تظهر أهمية التحسين السابق لأوانه Premature optimization أو التحسين قبل معرفة ما يجب تحسينه، عندما يستخدم المبرمجون خدعًا ذكيةً لتوفير الذاكرة وكتابة الشيفرة بصورةٍ أسرع. مثال عن هذه الخدع هي استخدام خوارزمية XOR للتبديل بين عددين صحيحين دون استخدام عدد ثالث مثل متغير مؤقت. >>> a, b = 42, 101 # ضبط المتغيرَين >>> print(a, b) 42 101 >>> # ‫ستبدّل سلسلة من عمليات XOR قيمتَي المتغيرَين >>> a = a ^ b >>> b = a ^ b >>> a = a ^ b >>> print(a, b) # بُدّلت القيم الآن 101 42 تبدو هذه الشيفرة مبهمة إذا لم تكن خوارزمية XOR مألوفة لديك (التي تستخدم المعامل الثنائي ^). المشكلة في استخدام خدع برمجية ذكية أنها تُنتج شيفرةً معقدةً وغير مقروءة، وذكرنا سابقًا أنّ أحد نقاط بايثون المهمة هي قابلية القراءة. في حالات أسوأ، يمكن ألا تكون الخدع الذكية ذكيةً إطلاقًا، إذ لا يمكن افتراض أن هذه الخدع أسرع أو أن الشيفرة التي تستبدلها هي بالأساس بطيئة. الطريقة الوحيدة لمعرفة ذلك هي قياس ومقارنة وقت التنفيذ، الذي هو الوقت الذي يستغرقه البرنامج لتنفيذ البرنامج أو قطعة من الشيفرة البرمجية. يجب أخذ العلم أن زيادة وقت التنفيذ يعني أن البرنامج يتباطأ؛ أي يستغرق وقتًا أطول لتنفيذ نفس كمية العمل (نستخدم أيضًا مصطلح "وقت التنفيذ" ليعني الوقت الذي يكون به البرنامج عاملًا. عندما نقول أن الخطأ قد حصل وقت التنفيذ، يعني أن الخطأ حصل عندما كان البرنامج يعمل وليس عندما كان يُصرّف إلى شيفرة ثنائية bytecode. يمكن لوحدة timeit الخاصة بالمكتبة القياسية لبايثون قياس سرعة وقت التنفيذ لأجزاء صغيرة من الشيفرة عن طريق تنفيذ الشيفرة آلاف أو ملايين المرات والسماح لك بتحديد وقت التنفيذ الوسطي. تعطِّل أيضًا وحدة timeit كانس المهملات garbage collector التلقائي للحصول على أوقات تنفيذ ثابتة. يمكنك تمرير سلسلة نصية متعددة الأسطر أو فصل أسطر الشيفرة باستخدام الفاصلة المنقوطة إذا أردت اختبار عدة أسطر: >>> import timeit >>> timeit.timeit('a, b = 42, 101; a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b') 0.1307766629999998 >>> timeit.timeit("""a, b = 42, 101 ... a = a ^ b ... b = a ^ b ... a = a ^ b""") 0.13515726800000039 تستغرق خوارزمية XOR على جهاز الحاسوب الخاص بي حوالي عشر الثانية لتنفيذ الشيفرة، هل هذا سريع؟ لنقارنها مع شيفرة تبديل الأعداد الصحيحة التي تستخدم متغير ثالث. >>> import timeit >>> timeit.timeit('a, b = 42, 101; temp = a; a = b; b = temp') 0.027540389999998638 هذه مفاجأة، ليست خوارزمية المتغير الثالث أسهل للقراءة فقط، لكنها أسرع بمرتين. خدعة XOR الذكية ربما توفر بعض البايتات من الذاكرة ولكن على حساب السرعة وسهولة القراءة. التضحية بسهولة قراءة الشيفرة لتوفير بعض البايتات من استخدام الذاكرة أو بضعة أجزاء من الثانية من وقت التنفيذ ليس بهذا القدر من الأهمية. المفاجأة الأفضل هي عند التبديل بين متغيرين باستخدام خدعة الإسناد المتعدد multiple assignment أو التفريغ المكرّر iterable unpacking التي تُنفذ أيضًا في وقت قصير: >>> timeit.timeit('a, b = 42, 101; a, b = b, a') 0.024489236000007963 ليس هذه الشيفرة هي الأسهل للقراءة فقط، لكنها الأسرع. عرفنا ذلك ليس لأننا افترضنا ولكن لأننا قسنا ذلك بموضوعية. يمكن أن تأخذ دالة timeit.timeit()‎ وسيط سلسلة نصية ثانٍ من شيفرة SETUP. تُنفَّذ شيفرة الإعداد هذه مرةً واحدةً قبل تنفيذ أول سلسلة نصية من الشيفرة. يمكن تغيير عدد المحاولات بتمرير عدد صحيح لوسيط الكلمة المفتاحية number. يختبر المثال التالي سرعة وحدة random الخاصة ببايثون لإنشاء عشرة ملايين رقم عشوائي من 1 إلى 100، وذد استغرق ذلك حوالي 10 ثوان على جهاز حاسوب ما. >>> timeit.timeit('random.randint(1, 100)', 'import random', number=10000000) 10.020913950999784 قياسيًا، لا تستطيع الشيفرة في السلسلة النصية المُمررة إلى timeit.timeit()‎ الوصول إلى المتغيرات والدوال في باقي البرنامج: >>> import timeit >>> spam = 'hello' #‫نعرّف المتغير spam >>> timeit.timeit('print(spam)', number=1) # نقيس الوقت المستغرق لطباعة المتغير‫ spam Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "C:\Users\Al\AppData\Local\Programs\Python\Python37\lib\timeit.py", line 232, in timeit return Timer(stmt, setup, timer, globals).timeit(number) File "C:\Users\Al\AppData\Local\Programs\Python\Python37\lib\timeit.py", line 176, in timeit timing = self.inner(it, self.timer) File "<timeit-src>", line 6, in inner NameError: name 'spam' is not defined لإصلاح ذلك، مرّر الدالة والقيمة المُعادة للدالة globals()‎ إلى وسيط الكلمة المفتاحية globals: >>> timeit.timeit('print(spam)', number=1, globals=globals()) hello 0.000994909999462834 قاعدة جيدة في كتابة الشيفرة هي أن تجعل الشيفرة تعمل ومن ثم جعلها سريعة، إذ يمكنك التركيز على جعل الشيفرة أكثر كفاءة بعد الحصول على شيفرة تعمل. فحص الأداء بواسطة cProfile على الرغم من أن وحدة timeit مفيدة لقياس أجزاء صغيرة من الشيفرة، إلا أن وحدة cProfile مفيدةٌ أكثر في تحليل دوال أو برامج كاملة. يحلًل فحص الأداء Profiling سرعة واستخدام الذاكرة وبعض النواحي الأخرى للبرنامج الخاص بك. تُعد وحدة cProfile هي فاحص الأداء profiler الخاص ببايثون أو البرنامج الذي يستطيع قياس وقت تنفيذ البرنامج، إضافةً لإنشاء توصيف لأوقات تنفيذ استدعاءات دوال البرنامج كلٌّ على حِدى. تقدم هذه المعلومات قياسات أكثر دقة للشيفرة الخاصة بك. يمرر محلًل cProfile سلسلةً نصيةً من الشيفرة التي تريد قياسها إلى cProfile.run()‎. لنتابع كيف يقيس cProfiler ويعطي تقريرًا عن تنفيذ دالة قصيرة تجمع كل الأرقام من 1 إلى 1,000,000: import time, cProfile def addUpNumbers(): total = 0 for i in range(1, 1000001): total += i cProfile.run('addUpNumbers()') يكون الخرج عند تنفيذ البرنامج على النحو التالي: 4 function calls in 0.064 seconds Ordered by: standard name ncalls tottime percall cumtime percall filename:lineno(function) 1 0.000 0.000 0.064 0.064 <string>:1(<module>) 1 0.064 0.064 0.064 0.064 test1.py:2(addUpNumbers) 1 0.000 0.000 0.064 0.064 {built-in method builtins.exec} 1 0.000 0.000 0.000 0.000 {method 'disable' of '_lsprof.Profiler' objects} يمثل كل سطر دالةً مختلفةً والوقت المستغرق في تلك الدالة. تكون الأعمدة في خرج cProfile.run()‎ على النحو التالي: ncalls: عدد استدعاءات الدالة. tottime: الوقت الكلي المستغرق في الدالة ما عدا الوقت في الدوال الفرعية. percall: الوقت الكلي مقسومًا على عدد الاستدعاءات. cumtime: الوقت التراكمي المستغرق في الدالة ولك الدوال الفرعية. percall: الوقت التراكمي مقسومًا على عدد الاستدعاءات. filename:lineno(function)‎: الملف الذي فيه الدالة وفي أي رقم سطر. مثال: نزّل الملفين "rsaCipher.py" و "al_sweigart_pubkey.txt" من الموقع. أدخل ما يلي على الصدفة التفاعلية لتحليل دالة encryptAndWriteToFile()‎ أثناء تشفير رسالة مكونة من 300,000 محرفًا ومُنشأة باستخدام التعبير ‎'abc' * 100000: >>> import cProfile, rsaCipher >>> cProfile.run("rsaCipher.encryptAndWriteToFile('encrypted_file.txt', 'al_sweigart_pubkey.txt', 'abc'*100000)") 11749 function calls in 28.900 seconds Ordered by: standard name ncalls tottime percall cumtime percall filename:lineno(function) 1 0.001 0.001 28.900 28.900 <string>:1(<module>) 2 0.000 0.000 0.000 0.000 _bootlocale.py:11(getpreferredencoding) --snip-- 1 0.017 0.017 28.900 28.900 rsaCipher.py:104(encryptAndWriteToFile) 1 0.248 0.248 0.249 0.249 rsaCipher.py:36(getBlocksFromText) 1 0.006 0.006 28.873 28.873 rsaCipher.py:70(encryptMessage) 1 0.000 0.000 0.000 0.000 rsaCipher.py:94(readKeyFile) --snip-- 2347 0.000 0.000 0.000 0.000 {built-in method builtins.len} 2344 0.000 0.000 0.000 0.000 {built-in method builtins.min} 2344 28.617 0.012 28.617 0.012 {built-in method builtins.pow} 2 0.001 0.000 0.001 0.000 {built-in method io.open} 4688 0.001 0.000 0.001 0.000 {method 'append' of 'list' objects} --snip-- يمكنك ملاحظة أن الشيفرة التي مررناها إلى cProfile.run()‎ استغرقت 28.9 ثانية لتنتهي. انتبه إلى الدوال بأطول الأوقات الكلية، وفي حالتنا هي الدالة pow()‎ التي تستغرق 28.617 ثانية، وهذا تقريبًا هو كل وقت تنفيذ الشيفرة. لا يمكن تعديل هذه الشيفرة (هي جزء من بايثون) ولكن ربما نستطيع الاعتماد بصورةٍ أقل عليها، وهذا غير ممكن في هذه الحالة، لأن برنامج rsaCipher.py مُحسن جيدًا، إلا أن تحليل هذه الشيفرة أعطانا نظرةً إلى أن عنق الزجاجة الأساسي هو pow()‎ لذا لا يوجد فائدة من محاولة تحسين الدالة readKeyFile()‎ التي لا تستغرق وقت تنفيذ أبدًا حتى أن cProfile أعطانا وقت لتنفيذها يبلغ 0. هذه الفكرة موجودة في قانون أمدال Amdahl's Law وهي معادلة تحسب كيف يُسرّع البرنامج إذا حسّننا أحد أجزائه، فوفقًا لمعادلة أمدال يكون تسريع المهمة الكلي مساويًا إلى: 1‎ / ((1 – p) + (p / s))‎ إذ يمثّل s التسريع الحاصل لأحد الأجزاء، و p هو نسبة ذلك الجزء من كل البرنامج، أي إذا ضاعفنا سرعة أحد الأجزاء الذي يشكل 90% من وقت تنفيذ البرنامج سنحصل على تسريع بنسبة 82% لكل البرنامج: ‎1 / ((1 – 0.9) + (0.9 / 2)) = 1.818 وهذا أفضل من تسريع جزء بمقدار ثلاث أضعاف، ولكنه يشكّل 25% من وقت التنفيذ الكلي، الذي يعطي نسبة 14% تسريع كلي: 1‎ / ((1 – 0.25) + (0.25 / 2)) = 1.143 لست بحاجة حفظ هذه المعادلة فقط تذكر أن مضاعفة سرعة أجزاء الشيفرة البطيئة أو الطويلة مفيدٌ أكثر من مضاعفة سرعة قسم قصير أو سريع. هذه يجب أن تكون معرفة عامة، حسم 10% من بيت باهظ الثمن أفضل من حسم 10% من زوج أحذية رخيص. الخلاصة تأتي مكتبة بايثون القياسية مع وحدتين للتحليل timeit و cProfiler. تفيد الدالة time.timeit()‎ في تنفيذ قطع صغيرة من الشيفرة للمقارنة بين سرعة كل قطعة منها. تقدم دالة cProfile.run()‎ تقريرًا مفصلًا للتوابع الأكبر وتدل على وجود عنق زجاجة. من المهم قياس أداء الشيفرة الخاصة بك بدلًا من تقدير ذلك، إذ يمكن لبعض حيل تسريع البرامج إبطائه بالحقيقة، أو ربما تستغرق وقتًا أطول في تحسين ما هو جزء بسيط من البرنامج الخاص بك. يوضح ذلك قانون أمدال رياضيًا، إذ تصف هذه المعادلة أثر تسريع مكون واحد على كل البرنامج. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Measuring Performance And Big O Algorithm Analysis من كتاب Beyond the Basic Stuff with Python. اقرأ أيضًا المقال السابق: استخدامات متقدمة لنظام التحكم بالإصدار Git لإدارة مشاريع بايثون الوحدات Modules والحزم Packages في بايثون أنواع البيانات والعمليات الأساسية في لغة بايثون

نمط الحالة state pattern هو نمط تصميم كائني التوجه Object-Oriented، والمغزى منه هو أننا نعرّف مجموعةً من الحالات التي يمكن للقيمة أن تمتلكها داخليًا، وتُمثَّل الحالات من خلال مجموعة من كائنات الحالة state objects، ويتغير سلوك القيمة بناءً على حالتها. سنعمل من خلال مثال لهيكل منشور مدونة يحتوي على حقل للاحتفاظ بحالته، والتي ستكون كائن حالة من مجموعة القيم "مسودة draft" أو " قيد المراجعة review" أو "منشور published". تتشارك كائنات الحالة بالوظيفة، ونستخدم الهياكل structs والسمات traits بدلًا من الكائنات objects والوراثة inheritance في لغة رست. كل كائن حالة مسؤول عن سلوكه الخاص وعن تحديد متى يجب عليه أن يتغير من حالة إلى أخرى. لا تعرف القيمة التي تخزّن كائن الحالة شيئًا عن السلوك المختلف للحالات أو متى تنتقل بينها. ميزة استخدام نمط الحالة هي أنه لن نحتاج إلى تغيير شيفرة القيمة البرمجية التي تحتفظ بالحالة أو الشيفرة البرمجية التي تستخدم القيمة عندما تتغير متطلبات العمل للبرنامج، إذ سنحتاج فقط إلى تعديل الشيفرة البرمجية داخل أحد كائنات الحالة لتغيير قواعدها أو ربما إضافة المزيد من كائنات الحالة. سننّفذ بدايةً نمط الحالة بطريقة تقليديّة كائنية التوجه، ثم سنستعمل نهجًا أكثر شيوعًا في رست. لننفّذ تدريجيًا طريقةً لتنظيم سير عمل منشور المدونة باستعمال نمط الحالة. ستكون النتيجة النهائية كما يلي: يبدأ منشور المدونة مثل مسودة فارغة. يُطلب مراجعة المنشور عند الانتهاء من المسودة. يُنشر المنشور عندما يُوافَق عليه. منشورات المدونة التي هي بحالة "منشور published" هي المنشورات الوحيدة التي تعيد محتوًى ليُطبع، بحيث لا يمكن نشر المنشورات غير الموافق عليها عن طريق الخطأ. يجب ألا يكون لأي تعديلات أخرى أُجريت على إحدى المنشورات أي تأثير، فعلى سبيل المثال إذا حاولنا الموافقة على مسودة منشور مدونة قبل أن نطلب المراجعة، فيجب أن يبقى المنشور مسودةً غير منشورة. تظهر الشيفرة 11 سير العمل هذا على هيئة شيفرة برمجية، وهذا مثال عن استعمال الواجهة البرمجية API التي سننفّذها في وحدة مكتبة مصرّفة library crate تسمى blog. لن تُصرَّف الشيفرة البرمجية التالية بنجاح، لأننا لم ننفّذ الوحدة المصرفة blog بعد. اسم الملف: src/main.rs use blog::Post; fn main() { let mut post = Post::new(); post.add_text("I ate a salad for lunch today"); assert_eq!("", post.content()); post.request_review(); assert_eq!("", post.content()); post.approve(); assert_eq!("I ate a salad for lunch today", post.content()); } [الشيفرة 11: الشيفرة التي تُظهر السلوك المرغوب الذي نريد لوحدتنا المصرفة blog أن تحتويه] نريد السماح للمستخدم بإنشاء مسودة منشور مدونة جديد باستعمال Post::new، كما نريد السماح بإضافة نص إلى منشور المدونة، إذ يجب ألّا نحصل على أي نص إذا حاولنا الحصول على محتوى المنشور فورًا قبل الموافقة وذلك لأن المنشور لا يزال في وضع المسودة. أضفنا assert_eq!‎ في الشيفرة البرمجية لأغراض توضيحية. قد يكون اختبار الوحدة unit test المناسب لهذا هو التأكيد على أن مسودة منشور مدونة تعرض سلسلةً نصيةً string فارغة من تابع content لكننا لن نكتب أي اختبارات لهذا المثال حاليًا. نريد بعد ذلك تمكين طلب مراجعة المنشور ونريد أن يُعيد content سلسلةً نصيةً فارغة أثناء انتظار المراجعة، ويُنشر المنشور عندما يتلقى الموافقة، مما يعني أنه سيُعاد نص المنشور عندما نستدعي content. لاحظ أن النوع الوحيد الذي نتفاعل معه من الوحدة المصرّفة هو النوع Post، إذ سيستعمل هذا النوع نمط الحالة وسيحتوي على قيمة واحدة من ثلاث قيم هي كائنات حالة تمثل الحالات المختلفة التي يمكن أن يكون المنشور فيها، ألا وهي مسودة، أو انتظار المراجعة، أو النشر. يجري التحكم بالتغيير من حالة إلى أخرى داخليًا ضمن نوع Post، إذ تتغير الحالات استجابةً للتوابع التي يستدعيها مستخدمو مكتبتنا في نسخة Post، لكن لا يتعين عليهم إدارة تغييرات الحالة مباشرةً، كما لا يمكن للمستخدمين ارتكاب خطأ في الحالات مثل نشر منشور قبل مراجعته. تعريف المنشور وإنشاء نسخة جديدة في حالة المسودة لنبدأ بتنفيذ المكتبة؛ نعلم أننا بحاجة إلى هيكل عام public struct يدعى Post ليخزّن محتوى المنشور، لذا سنبدأ بتعريف الهيكل ودالة عامة مرتبطة associated تدعى new لإنشاء نسخة من Post كما هو موضح في الشيفرة 12. سننشئ أيضًا سمةً خاصة تدعى State تعرّف السلوك الذي يجب أن تتمتع به جميع كائنات حالة Post. سيخزّن هيكل Post بعد ذلك كائن السمة <Box<dyn State داخل <Option<T في حقل خاص يسمى state ليخزّن كائن الحالة، وسترى سبب ضرورة <Option<T بعد قليل. اسم الملف: src/lib.rs pub struct Post { state: Option<Box<dyn State>>, content: String, } impl Post { pub fn new() -> Post { Post { state: Some(Box::new(Draft {})), content: String::new(), } } } trait State {} struct Draft {} impl State for Draft {} [الشيفرة 12: تعريف هيكل Post ودالة new التي تنشئ نسخة من Post وسمة State وهيكل Draft جدد] تعرّف السمة State السلوك المشترك بين حالات النشر المختلفة. كائنات الحالة هي Draft و PendingReview و Published وسوف تنفِّذ جميعها سمة State. لا تحتوي السمة في الوقت الحالي على أي توابع وسنبدأ بتعريف حالة Draft فقط لأن هذه هي الحالة التي نريد أن يبدأ المنشور فيها. عندما ننشئ Post جديد نعيّن حقل state الخاص به بقيمة Some التي تحتوي على Box، وتشير Box هنا إلى نسخة جديدة للهيكل Draft، أي أنه عندما ننشئ نسخةً جديدة من Post فإنها ستبدأ مثل مسودة. نظرًا لأن حقل state للهيكل Postهو خاص ولا توجد طريقةٌ لإنشاء Post في أي حالة أخرى. عيّننا سلسلة نصية String فارغة جديدة للحقل content في الدالة Post::new. تخزين نص محتوى المنشور كنا في الشيفرة 11 قادرين على استدعاء تابع يسمى add_text وتمريرstr& إليه ليُضاف لاحقًا على أنه محتوى نص منشور المدونة. ننفّذ هذا مثل تابع بدلًا من عرض حقل content على أنه pub حتى نتمكن لاحقًا من تنفيذ تابع يتحكم بكيفية قراءة بيانات حقل content. تابع add_text واضح جدًا، لذا سنضيف التنفيذ في الشيفرة 13 إلى كتلة impl Post. اسم الملف: src/lib.rs impl Post { // --snip-- pub fn add_text(&mut self, text: &str) { self.content.push_str(text); } } [الشيفرة 13: تنفيذ تابع add_text لإضافة نص لمنشور content] يأخذ تابع add_text مرجعًا متغيّرًا mutable إلى self لأننا نعدّل نسخة Post التي نستدعي add_text عليها، ثم نستدعي push_str على String في content ونمرّر الوسيط text لإضافتها إلى content المحفوظ. لا يعتمد هذا السلوك على حالة المنشور لذا فهو ليس جزءًا من نمط الحالة. لا يتفاعل تابع add_text مع حقل state إطلاقًا، لكنه جزءٌ من السلوك الذي نريد دعمه. ضمان أن محتوى مسودة المنشور فارغ ما زلنا بحاجة تابع content حتى بعد استدعائنا add_text وإضافة بعض المحتوى إلى منشورنا وذلك لإعادة شريحة سلسلة نصية string slice فارغة لأن المنشور لا يزال في حالة المسودة كما هو موضح في السطر 7 من الشيفرة 11. لننفّذ حاليًا تابع content بأبسط شيء يستوفي هذا المتطلب؛ وهو إعادة شريحة سلسلة نصية فارغة دائمًا، إلا أننا سنغير هذا لاحقًا بمجرد تقديم القدرة على تغيير حالة المنشور حتى يمكن نشره. حتى الآن يمكن أن تكون المنشورات في حالة المسودة فقط لذلك يجب أن يكون محتوى المنشور فارغًا دائمًا. تُظهر الشيفرة 14 تنفيذ الموضع المؤقت هذا. اسم الملف: src/lib.rs impl Post { // --snip-- pub fn content(&self) -> &str { "" } } [الشيفرة 14: إضافة تنفيذ موضع مؤقت للتابع content على Post يُعيد دائمًا شريحة سلسلة فارغة] يعمل الآن كل شيء كما خُطّط له مع إضافة تابع content في الشيفرة 11 حتى السطر 7. طلب مراجعة للمنشور يغير حالته نحتاج بعد ذلك إلى إضافة إمكانية طلب مراجعة منشور وتغيير حالته من Draft إلى PendingReview، وتوضّح الشيفرة 15 هذا الأمر. اسم الملف: src/lib.rs impl Post { // --snip-- pub fn request_review(&mut self) { if let Some(s) = self.state.take() { self.state = Some(s.request_review()) } } } trait State { fn request_review(self: Box<Self>) -> Box<dyn State>; } struct Draft {} impl State for Draft { fn request_review(self: Box<Self>) -> Box<dyn State> { Box::new(PendingReview {}) } } struct PendingReview {} impl State for PendingReview { fn request_review(self: Box<Self>) -> Box<dyn State> { self } } [الشيفرة 15: تنفيذ توابع request_review على Post وسمة State] نعطي Post تابعًا عام يدعى request_review، والذي سيأخذ مرجعًا متغيّرًا يشير إلى self، نستدعي بعد ذلك التابع request_review الداخلي على الحالة Post الحالية، إذ يستخدم request_review الثاني الحالة الحالية ويعيد حالةً جديدة. نضيف التابع request_review إلى السمة State؛ إذ ستحتاج جميع الأنواع التي تطبق السمة الآن إلى تنفيذ تابع request_review. لاحظ أن لدينا <self: Box<Self بدلًا من self، أو self&، أو mut self& بمثابة معامل أول للتابع. تعني هذه الصيغة أن التابع صالحٌ فقط عندما يُستدعى على Box يحتوي النوع. تأخذ هذه الطريقة بالصياغة ملكية <Box<Self مما يبطل الحالة القديمة بحيث يمكن أن تتحول قيمة حالة Post إلى حالة جديدة. يجب أن يأخذ تابع request_review ملكية قيمة الحالة القديمة لاستخدامها، وهذه هي فائدة استخدام Option في حقل state الخاص بالمنشور Post؛ إذ نستدعي تابع take لأخذ قيمة Some من حقل state وترك None في مكانها لأن رست لا تسمح لنا بامتلاك حقول غير مأهولة في الهياكل. يتيح لنا ذلك نقل قيمة state خارج Post بدلًا من استعارتها. ثم نعيّن قيمة state للمنشور بنتيجة هذه العملية. نحتاج إلى جعل state مساوية للقيمة None مؤقتًا بدلًا من تعيينها مباشرةً باستعمال شيفرة برمجية مثل: self.state = self.state.request_review(); للحصول على ملكية قيمة state، ويضمن لنا ذلك أن Post لا يمكنه استخدام قيمة state القديمة بعد أن حوّلناها إلى حالة جديدة. يُعيد التابع request_review الموجود في Draft نسخةً جديدةً موضوعة في صندوق لهيكل PendingReview جديد يمثل الحالة التي يكون فيها المنشور في انتظار المراجعة. يطبّق هيكل PendingReview أيضًا تابع request_review ولكنه لا يجري أي تحويلات، ويُعيد بدلًا من ذلك قيمًا لنفسه لأنه يجب أن يبقى المنشور على حالته إذا كانت PendingReview بعد طلبنا لمراجعته. يمكننا الآن البدء في رؤية مزايا نمط الحالة، فتابع request_review على Post هو نفسه بغض النظر عن قيمة state، فكل حالة مسؤولة عن قواعدها الخاصة. سنترك تابع content على Post كما هو ونعيد شريحة سلسلة نصية string slice فارغة. يمكننا الآن الحصول على Post في حالة PendingReview وكذلك في حالة Draft إلا أننا نريد السلوك ذاته في حالة PendingReview. تعمل الشيفرة 11 الآن بنجاح وصولًا للسطر 10. إضافة approve لتغيير سلوك التابع content سيكون تابع approve مشابهًا لتابع request_review، إذ سيضبط قيمة state على القيمة التي تقول الحالة الحالية أنها يجب أن تكون عليها عند الموافقة على تلك الحالة كما هو موضح في الشيفرة 16. اسم الملف: src/lib.rs impl Post { // --snip-- pub fn approve(&mut self) { if let Some(s) = self.state.take() { self.state = Some(s.approve()) } } } trait State { fn request_review(self: Box<Self>) -> Box<dyn State>; fn approve(self: Box<Self>) -> Box<dyn State>; } struct Draft {} impl State for Draft { // --snip-- fn approve(self: Box<Self>) -> Box<dyn State> { self } } struct PendingReview {} impl State for PendingReview { // --snip-- fn approve(self: Box<Self>) -> Box<dyn State> { Box::new(Published {}) } } struct Published {} impl State for Published { fn request_review(self: Box<Self>) -> Box<dyn State> { self } fn approve(self: Box<Self>) -> Box<dyn State> { self } } [الشيفرة 16: تنفيذ تابع approve على Post وسمة State] نضيف تابع approve إلى سمة State ونضيف هيكلًا جديدًا ينفّذ السمة State، والحالة Published. لن يكون للتابع approve على Draft عند استدعائه أي تأثير على غرار الطريقة التي يعمل بها request_review في PendingReview، وذلك لأن التابع approve سيعيد self، بينما يعيد التابع approve عندما نستدعيه على PendingReview نسخةً جديدةً ضمن صندوق boxed لهيكل Published. ينفّذ هيكل Publishedالسمة State وتعيد نفسها من أجل كل من تابع request_review وتابع approve لأن المنشور يجب أن يبقى في حالة Published في تلك الحالات. نحتاج الآن إلى تحديث تابع content على Post، إذ نريد أن تعتمد القيمة المُعادة من content على حالة Post الحالية، لذلك نعرّف Post مفوض للتابع content المعرّف على قيمة الحقل state الخاص به كما هو موضح في الشيفرة 17. اسم الملف: src/lib.rs impl Post { // --snip-- pub fn content(&self) -> &str { self.state.as_ref().unwrap().content(self) } // --snip-- } [الشيفرة 17: تحديث تابع content على Post للتفويض لتابع content على State] نظرًا لأن الهدف هو الاحتفاظ بكل هذه القواعد داخل الهياكل التي تنفّذ السمة State فإننا نستدعي تابع content على قيمة state ونمرر نسخة المنشور (في هذه الحالة self) مثل وسيط، ثم نعيد القيمة التي أُعيدَت من استعمال تابع content إلى قيمة state. نستدعي تابع as_ref على Option لأننا نريد مرجعًا للقيمة داخل Option بدلًا من الحصول على ملكية القيمة. بما أن state هو <<Option<Box<dyn State، تكون القيمة المُعادة عند استدعاء as_ref هي <<Option<&Box<dyn State. نحصل على خطأ إذا لم نستدعي as_ref لأننا لا نستطيع نقل state من self& المستعارة إلى معامل الدالة. نستدعي بعد ذلك التابع unwrap الذي نعلم أنه لن يهلع أبدًا لأننا نعلم أن التوابع الموجودة على Post تضمن أن state سيحتوي دائمًا على القيمة Some عند الانتهاء من هذه التوابع، وهذه إحدى الحالات التي تحدثنا عنها سابقًا في قسم "الحالات التي تعرف فيها معلومات أكثر من المصرف" من الفصل الاختيار ما بين الماكرو panic!‎ والنوع Result للتعامل مع الأخطاء في لغة Rust، وهي عندما نعلم أن قيمة None غير ممكنة أبدًا على الرغم من أن المصرف غير قادر على فهم ذلك. سيكون تأثير التحصيل القسري deref coercion في هذه المرحلة ساريًا على كل من & و Box عندما نستدعي content على <Box<dyn State&، لذلك يُستدعى تابع content في النهاية على النوع الذي ينفذ سمة State. هذا يعني أننا بحاجة إلى إضافة content إلى تعريف سمة State وهنا سنضع منطق المحتوى الذي سيُعاد اعتمادًا على الحالة التي لدينا كما هو موضح في الشيفرة 18. اسم الملف: src/lib.rs trait State { // --snip-- fn content<'a>(&self, post: &'a Post) -> &'a str { "" } } // --snip-- struct Published {} impl State for Published { // --snip-- fn content<'a>(&self, post: &'a Post) -> &'a str { &post.content } } [الشيفرة 18: إضافة تابع content إلى سمة State] نضيف تنفيذًا مبدئيًا للتابع content الذي يُعيد شريحة سلسلة نصية فارغة، ويعني هذا أننا لسنا بحاجة إلى تنفيذ content في هيكلي Draft و PendingReview، إذ سيُعيد هيكل Published تعريف التابع content ويعيد القيمة في post.content. لاحظ أننا نحتاج إلى توصيف لدورة الحياة lifetime على هذا التابع كما ناقشنا سابقًا في الفصل مقدمة إلى مفهوم الأنواع المعممة Generic Types في لغة Rust، إذ نأخذ هنا مرجعًا إلى post مثل وسيط ونعيد مرجعًا إلى جزء من post وبالتالي ترتبط دورة حياة المرجع المُعاد بدورة حياة وسيط post. تعمل الشيفرة 11 الآن كاملةً بعد أن طبّقنا نمط الحالة state pattern مع قواعد سير عمل منشور المدونة. المنطق المتعلق بالقواعد موجود في كائنات الحالة بدلًا من بعثرته في جميع أنحاء Post. لماذا لم نستخدم تعدادًا؟ لربما كنت تتساءل عن سبب عدم استخدامنا enum مع حالات المنشورات المختلفة الممكنة مثل متغايرات variants؛ هذا بالتأكيد حل ممكن، جرّبه وقارن النتائج النهائية لترى أيهما تفضل. أحد عيوب استعمال التعداد هو أن كل مكان يتحقق من قيمة التعداد سيحتاج إلى تعبير match أو ما شابه للتعامل مع كل متغاير ممكن، ويمكن أن يتطلب هذا الحل شيفرةً برمجيةً مكررة أكثر مقارنةً مع حل كائن السمة هذا. سلبيات استخدام نمط الحالة وضّحنا أن رست قادرة على تنفيذ نمط الحالة كائنية التوجه لتغليف أنواع مختلفة من السلوك التي يجب أن يتمتع بها المنشور في كل حالة. لا تعرف التوابع في Post شيئًا عن السلوكيات المختلفة. تسمح لنا الطريقة التي نظّمنا بها الشيفرة البرمجية -تنفيذ سمة State على الهيكل Published- أن ننظر في مكان واحد فقط لمعرفة الطرق المختلفة التي يمكن أن يتصرف بها المنشور المقبول للنشر. إذا أردنا إنشاء تنفيذ بديل لا يستخدم نمط الحالة فقد نستخدم بدلًا من ذلك تعبيرات match في التوابع على Post أو حتى في الشيفرة main التي تتحقق من حالة المنشور وتغيِّر السلوك في تلك الأماكن، هذا يعني أنه يتعين علينا البحث في عدة أماكن لفهم جميع الآثار المترتبة على المنشور في الحالة المنشورة، وسيؤدي هذا إلى زيادة عدد الحالات التي أضفناها، إذ سيحتاج كل تعبير من تعبيرات match هذه إلى ذراع أخرى. لا تحتاج توابع Post أو الأماكن التي نستخدم فيها Post إلى تعبيرات match مع نمط الحالة، وسنحتاج من أجل إضافة حالة جديدة إلى إضافة هيكل جديد فقط وتنفيذ توابع السمة على هذا الهيكل الواحد. من السهل توسيع التنفيذ باستعمال نمط الحالة لإضافة المزيد من الوظائف. لمعرفة بساطة الحفاظ على الشيفرة البرمجية التي تستخدم نمط الحالة، جرّب بعضًا من هذه الاقتراحات: أضف تابع reject الذي يغيّر شكل حالة المنشور من PendingReview إلى Draft. استدعِ approve مرّتين قبل أن تتغير الحالة إلى Published. اسمح للمستخدمين بإضافة محتوى النص فقط عندما يكون المنشور في حالة Draft. تلميح: اجعل كائن الحالة مسؤولًا عما قد يتغير بشأن المحتوى ولكن ليس مسؤولًا عن تعديل Post. يتمثل أحد الجوانب السلبية لنمط الحالة في أنه نظرًا لأن الحالات تنفّذ التحول بين الحالات، تكون بعض الحالات مقترنة ببعضها، وإذا أضفنا حالةً أخرى بين PendingReview و Published مثل Scheduled، سيتعين علينا تغيير الشيفرة البرمجية في PendingReview للانتقال إلى Scheduled بدلًا من ذلك. سيقلّ العمل المطلوب إذا لم تكن PendingReview بحاجة إلى التغيير مع إضافة حالة جديدة ولكن هذا يعني التبديل إلى نمط تصميم آخر. السلبية الأخرى هو أننا كرّرنا بعض المنطق، ويمكن إزالة بعض حالات التكرار من خلال إجراء عمليات تنفيذ مبدئية لتوابع request_review و approve على سمة State التي تعيد self، ومع ذلك فإن هذا من شأنه أن ينتهك سلامة الكائن لأن السمة لا تعرف فعلًا ما ستكون عليه self الحقيقية. نريد أن نكون قادرين على استعمال State مثل كائن سمة لذلك نحتاج إلى أن تكون توابعها آمنة من الكائنات. تتضمن التكرارات الأخرى عمليات تنفيذ مماثلة لتوابع request_review و approve على Post، يفوّض كلا التابعين تنفيذ التابع ذاته على القيمة في حقل state للقيمة Option وتعيين القيمة الجديدة لحقل state إلى النتيجة. إذا كان لدينا الكثير من التوابع في Post التي اتبعت هذا النمط، فقد نفكر في تعريف ماكرو لإزالة التكرار. لا نستفيد استفادة كاملة من نقاط قوة رست بقدر الإمكان عبر تنفيذ نمط الحالة تمامًا كما هو معرّف في اللغات البرمجية كائنية التوجه الأخرى. دعنا نلقي نظرةً على بعض التغييرات الممكن إجراؤها على الوحدة المصرفة blog، والتي من شأنها أن تجعل الحالات غير الصالحة والانتقالات transitions أخطاءً تظهر وقت التصريف. ترميز الحالات والسلوك مثل أنواع سنوضّح كيفية إعادة التفكير بنمط الحالة للحصول على مجموعة مختلفة من المقايضات، وذلك بدلًا من تغليف الحالات والانتقالات بحيث لا يكون لدى الشيفرة البرمجية الخارجية أي معرفة بها. نرمّز الحالات إلى أنواع مختلفة، وبالتالي سيمنع نظام فحص النوع في رست محاولات استخدام مسودات المنشورات، بحيث لا يُسمح إلا بالمنشورات المنشورة وذلك عن طريق إصدار خطأ في المصرّف. لننظر إلى الجزء الأول من دالة main في الشيفرة 11. اسم الملف: src/main.rs fn main() { let mut post = Post::new(); post.add_text("I ate a salad for lunch today"); assert_eq!("", post.content()); } ما زلنا نسمح بإنشاء منشورات جديدة في حالة المسودة باستخدام Post::new والقدرة على إضافة نص إلى محتوى المنشور، ولكن بدلًا من وجود تابع content في مسودة المنشور التي تعيد سلسلةً نصيةً فارغة، سنعمل على تعديلها بحيث لا تحتوي مسودة المنشورات على تابع content إطلاقًا؛ وستحصل بهذه الطريقة على خطأ في المصرف إذا حاولنا الحصول على محتوى مسودة منشور يخبرنا أن التابع غير موجود، ونتيجةً لذلك سيكون من المستحيل بالنسبة لنا عرض محتوى مسودة المنشور عن طريق الخطأ في مرحلة الإنتاج production لأن هذه الشيفرة البرمجية لن تصرف. تُظهر الشيفرة 19 تعريف هيكلي Post و DraftPost إضافةً إلى التوابع الخاصة بكل منهما. اسم الملف: src/lib.rs pub struct Post { content: String, } pub struct DraftPost { content: String, } impl Post { pub fn new() -> DraftPost { DraftPost { content: String::new(), } } pub fn content(&self) -> &str { &self.content } } impl DraftPost { pub fn add_text(&mut self, text: &str) { self.content.push_str(text); } } [الشيفرة 19: Post مع تابع content و DraftPost بدون تابع content] يحتوي كل من هيكلي Post و DraftPost على حقل content خاص يحتوي على النص الخاص بمنشور المدونة. لم يعد للهياكل حقل state لأننا ننقل ترميز الحالة إلى أنواع الهياكل، وسيمثل هيكل Post منشورًا قد نُشر وله تابع content يُعيد content. لا تزال لدينا دالة Post::new ولكن بدلًا من إعادة نسخة من Post، ستُعيد نسخةً من DraftPost، وذلك نظرًا لأن content خاص ولا وجود لأي دوال تُعيد Post، وبالتالي لا يمكن إنشاء نسخة عن Post حاليًا. يحتوي هيكل DraftPost على تابع add_text لذا يمكننا إضافة نص إلى content كما كان من قبل، لكن لاحظ أن DraftPost لا يحتوي على تابع content معرّف لذا يضمن البرنامج الآن بدء جميع المنشورات مثل مسودات منشورات وعدم إتاحة محتوى مسودات المنشورات للعرض. ستؤدي أي محاولة للتحايل على هذه القيود إلى حدوث خطأ في المصرّف. تنفيذ الانتقالات مثل تحولات إلى أنواع مختلفة كيف نحصل على منشور قد نُشر؟ نريد فرض القاعدة التي تنص على وجوب مراجعة مسودة المنشور والموافقة عليها قبل نشرها. ينبغي عدم عرض أي منشور في حالة "قيد المراجعة" أي محتوى. لنطبّق هذه القيود عن طريق إضافة هيكل آخر باسم PendingReviewPost وتعريف التابع request_review في DraftPost لإعادة PendingReviewPost وتعريف تابع approve على PendingReviewPost لإعادة Post كما هو موضح في الشيفرة 20. اسم الملف: src/lib.rs impl DraftPost { // --snip-- pub fn request_review(self) -> PendingReviewPost { PendingReviewPost { content: self.content, } } } pub struct PendingReviewPost { content: String, } impl PendingReviewPost { pub fn approve(self) -> Post { Post { content: self.content, } } } [الشيفرة 20: هيكل PendingReviewPost مُنشأ عن طريق استدعاء request_review على DraftPost وتابع approve الذي يرجع PendingReviewPost إلى Post منشور] يأخذ التابعان request_review و approve ملكية self وبالتالي تستخدم نُسَخ DraftPost و PendingReviewPost وتحوّلهما إلى PendingReviewPost و Post منشور published على التوالي، وبهذه الطريقة لن يكون لدينا أي نسخ متبقية من DraftPost بعد أن استدعينا request_review عليها وما إلى ذلك. لا يحتوي هيكل PendingReviewPost على تابع content معرف عليه لذلك تؤدي محاولة قراءة محتواها إلى حدوث خطأ في المصرّف كما هو الحال مع DraftPost، لأن الطريقة الوحيدة للحصول على نسخة Post قد جرى نشره وله تابع content معرّف هي استدعاء تابع approve على PendingReviewPost والطريقة الوحيدة للحصول على PendingReviewPost هي استدعاء تابع request_review على DraftPost، إذ رمّزنا الآن سير عمل منشور المدونة إلى نظام النوع. يتعين علينا أيضًا إجراء بعض التغييرات الصغيرة على main، إذ يُعيد التابعان request_review و approve حاليًا نسخًا جديدة بدلًا من تعديل الهيكل الذي استدعيت عليهما، لذلك نحتاج إلى إضافة المزيد من الإسنادات الخفية let post =‎ لحفظ الأمثلة المُعادة. لا يمكن أيضًا أن تكون لدينا تأكيدات بسلاسل نصية فارغة حول محتويات المسودة ومنشورات بانتظار المراجعة، فنحن لسنا بحاجتها. لا يمكننا تصريف الشيفرة البرمجية التي تحاول استعمال محتوى المنشورات في تلك الحالات بعد الآن. تظهر الشيفرة البرمجية الجديدة ضمن الدالة main في الشيفرة 21. اسم الملف: src/main.rs use blog::Post; fn main() { let mut post = Post::new(); post.add_text("I ate a salad for lunch today"); let post = post.request_review(); let post = post.approve(); assert_eq!("I ate a salad for lunch today", post.content()); } [الشيفرة 21: تعديل main لاستعمال التنفيذ الجديد لسير عمل منشور مدونة] تعني التغييرات التي احتجنا لإجرائها على main من أجل إعادة تعيين post أن هذا التنفيذ لم يعد يتبع نمط الحالة كائنية التوجه بعد الآن، إذ لم تعد كامل التحوّلات بين الحالات مغلّفة في تنفيذ Post، ومع ذلك فإن النقطة التي بصالحنا هنا هي أن الحالات غير الصالحة أصبحت الآن مستحيلة بسبب نظام النوع والتحقق من النوع الذي يحدث في وقت التصريف، إذ يضمن ذلك اكتشاف أخطاء معينة مثل عرض محتوى منشور لم يُنشر قبل الوصول لمرحلة الإنتاج. جرّب المهام المقترحة في بداية المقالة على وحدة blog المصرفة كما هي بعد الشيفرة 21 لمعرفة ما هو رأيك في تصميم هذا الإصدار من الشيفرة البرمجية. لاحظ أن بعض المهام قد تكون مكتملة فعلًا في هذا التصميم. رأينا أنه على الرغم من أن رست قادرة على تنفيذ أنماط تصميم كائنية التوجه، إلا أن أنماطًا أخرى مثل ترميز الحالة في نظام النوع متاحة أيضًا في رست. هذه الأنماط لها مقايضات مختلفة. يمكن أن تكون على دراية كبيرة بالأنماط كائنية التوجه لكن يمكن أن توفّر إعادة التفكير في المشكلة للاستفادة من ميزات رست عدّة فوائد مثل منع بعض الأخطاء في وقت التصريف. لن تكون الأنماط كائنية التوجه هي الحل الأفضل دائمًا في رست نظرًا لوجود ميزات معينة مثل الملكية التي لا تمتلكها اللغات كائنية التوجه. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Object-Oriented Programming Features of Rust من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: استخدام كائنات السمة Object Trait في لغة رست البرمجة كائنية التوجه OOP في لغة رست أنماط التصميم البرمجي Design patterns سلسلة أنماط التصميم

ذكرنا سابقًا في الفصل تخزين لائحة من القيم باستخدام الأشعة Vectors وما بعده أن أحد قيود الشعاع vector هي تخزينه لعناصر من نوع واحد فقط، وقد أنشأنا حلًا بديلًا فيما بعد في الشيفرة 8 من الفصل الأخطاء والتعامل معها في لغة رست Rust، إذ عرّفنا التعداد SpreadsheetCell وداخله متغايرات variants تحتوي على أعداد صحيحة integers وعشرية floats ونص text، وهذا يعني أنه يمكننا تخزين أنواع مختلفة من البيانات في كل خلية مع المحافظة على شعاع يمثل صفًا من الخلايا. يعد هذا حلًا جيدًا عندما تمثّل العناصر القابلة للتبديل مجموعةً ثابتةً من الأنواع التي نعرّفها عند تصريف الشيفرة البرمجية الخاصة بنا. نريد أحيانًا أن يتمكن مستخدم مكتبتنا من توسيع مجموعة الأنواع الصالحة في حالة معينة، ولإظهار كيف يمكننا تحقيق ذلك سننشئ مثالًا لأداة واجهة المستخدم الرسومية graphical user interface ‎ -أو اختصارًا GUI- التي تتكرر من خلال قائمة من العناصر مستدعيةً تابع draw على كل عنصر لرسمه على الشاشة، وهي تقنية شائعة لأدوات واجهة المستخدم الرسومية. سننشئ وحدة مكتبة مصرّفة library crate تدعى gui تحتوي على هيكل مكتبة لأدوات واجهة المستخدم الرسومية GUI، وقد تتضمن هذه الوحدة المصرّفة بعض الأنواع ليستخدمها الأشخاص، مثل Button، أو TextField، كما سيرغب مستخدمو gui بإنشاء أنواعهم الخاصة التي يمكن رسمها، فعلى سبيل المثال قد يضيف أحد المبرمجين Image وقد يضيف آخر SelectBox. لن نبرمج كامل مكتبة GUI في هذا المثال لكننا سنبين كيف ستعمل الأجزاء معًا. لا يمكننا في وقت كتابة المكتبة معرفة وتعريف جميع الأنواع التي قد يرغب المبرمجون الآخرون بإنشائها، لكننا نعلم أن gui تحتاج إلى تتبُّع العديد من القيم ومن أنواع مختلفة وتحتاج إلى استدعاء تابع draw على كل من هذه القيم المكتوبة بصورةٍ مختلفة. لا يتطلب الأمر معرفة ماذا سيحدث فعلًا عندما نستدعي تابع draw، ومن الكافي معرفة أن القيمة ستحتوي على تابع متاح ضمنها يمكننا استدعاؤه. لتحقيق هذا الأمر في لغة برمجة تحتوي على خاصية التوريث قد نعرّف صنفًا يدعى Component له تابع يسمى draw. ترث الأصناف الأخرى، مثل Button، و Image، و SelectBox من Component، وبالتالي ترث تابع draw. يمكن لكل من الأصناف السابقة إعادة تعريف تابع draw لتعريف سلوكهم المخصص، لكن إطار العمل framework قد يتعامل مع جميع الأنواع كما لو كانت نُسخًا instance من Component ويستدعي التابع draw عليها، ولكن بما أن رست لا تحتوي على توريث، فنحن بحاجة إلى طريقة أخرى لهيكلة مكتبة gui للسماح للمستخدمين بتوسيعها بأنواع جديدة. تعريف سمة لسلوك مشترك سنعرّف سمةً باسم Draw يكون لها تابعٌ واحد يسمى draw، لتنفيذ السلوك الذي نريد من الوحدة المصرّفة gui أن تملكه. بعد ذلك، يمكننا تعريف شعاع يأخذ كائن سمة trait object، الذي يشير إلى نسخة من نوع ينفّذ السمة المحددة لدينا، إضافةً إلى جدول يُستخدم للبحث عن توابع السمات في هذا النوع في وقت التنفيذ. ننشئ كائن سمة عن طريق استخدام نوع من المؤشرات مثل المرجع &، أو المؤشر الذكي Box<T>‎، متبوعًا بالكلمة المفتاحية dyn، ثم تحديد السمة ذات الصلة. سنتحدث عن السبب الذي يجعل من المحتمل لكائنات السمة أن تستخدم مؤشرًا لاحقًا. يمكننا استخدام كائنات السمات بدلًا من النوع المعمم أو الحقيقي. يُضمّن نظام النوع في رست وقت التصريف أينما نستخدم كائن سمة، وإن أي قيمة مُستخدمة في هذا السياق ستنفّذ سمة كائن السمة، وبالتالي لا نحتاج إلى معرفة جميع الأنواع الممكنة وقت التصريف. لقد ذكرنا أننا نمتنع في رست عن تسمية الهياكل structs والتعدادات enums بالكائنات لتمييزها عن كائنات اللغات البرمجية الأخرى؛ إذ تُفصل البيانات الموجودة في البنية أو التعداد في حقول الهيكل والسلوك في كتل impl؛ بينما تُسمّى البيانات والسلوك معًا في اللغات الأخرى غالبًا مثل كائن. مع ذلك، تشبه كائنات السمة إلى حد كبير الكائنات في اللغات الأخرى بمعنى أنها تجمع بين البيانات والسلوك، لكن تختلف كائنات السمة عن الكائنات التقليدية في أنه لا يمكننا إضافة بيانات إلى كائن سمة. لا تعدّ كائنات السمة مفيدةً عمومًا مثل الكائنات في اللغات الأخرى، إذ أن الغرض المحدد منها هو السماح بالتجريد عبر سلوكها المشترك. توضّح الشيفرة 3 كيفية تعريف سمة تسمىDraw مع تابع واحد يسمى draw. اسم الملف: src/lib.rs pub trait Draw { fn draw(&self); } [الشيفرة 3: تعريف السمة Draw] يجب أن تبدو الشيفرة السابقة مألوفةً من حديثنا عن كيفية تعريف السمات سابقًا في الفصل مقدمة إلى مفهوم الأنواع المعممة Generic Types. إلا أن هناك بعض الأشياء الجديدة: إذ تعرٍّف الشيفرة 4 هيكلًا يدعى Screen يحمل شعاعًا باسم components. هذا الشعاع من النوع Box<dyn Draw>‎، وهو كائن سمة، ويُعدّ بديلًا لأي نوع داخل Box ينفّذ السمة Draw. اسم الملف: src/lib.rs pub struct Screen { pub components: Vec<Box<dyn Draw>>, } [الشيفرة 4: تعريف هيكل Screen مع حقل components الذي يحمل شعاعًا من كائنات سمة تطبّق السمة Draw] نعرّف على هيكل Screen تابعًا يدعى run يستدعي التابع draw على كل من components الخاصة به كما هو موضح في الشيفرة 5. اسم الملف: src/lib.rs impl Screen { pub fn run(&self) { for component in self.components.iter() { component.draw(); } } } [الشيفرة 5: تابع run على Screen الذي يستدعي تابع draw على كل مكون] يعمل هذا بصورةٍ مختلفة عن تعريف هيكل يستخدم معامل نوع معمّم generic type مع حدود السمة trait bounds، إذ لا يمكن استبدال معامل النوع المعمم إلا بنوع واحد صريح في كل مرة، بينما تسمح كائنات السمة بأنواع حقيقية متعددة لتحل مكان كائن السمة وقت التنفيذ. على سبيل المثال، كان من الممكن أن نعرّف هيكل Screen باستخدام نوع معمم وحدود سمة كما في الشيفرة 6. اسم الملف: src/lib.rs pub struct Screen<T: Draw> { pub components: Vec<T>, } impl<T> Screen<T> where T: Draw, { pub fn run(&self) { for component in self.components.iter() { component.draw(); } } } [الشيفرة 6: تنفيذ بديل لهيكل Screen وتابعه run باستخدام أنواع معممة وحدود السمة] يقيّدنا هذا بنسخة Screen التي تحتوي على قائمة من المكونات جميعها من النوع Button، أو من النوع TextField؛ فإذا كان لديك مجموعات متجانسة homogeneous collections فقط، يُفضّل استعمال أنواع معممة وحدود السمات لأن التعريفات ستكون أحادية الشكل monomorphized في وقت التصريف لاستخدام الأنواع الفعلية. من جهة أخرى، يمكن لنسخة Screen واحدة أن تحمل النوع Vec<T>‎ باستخدام التابع الذي يستخدم كائنات السمة، الذي يحتوي بدوره على <Box<Button، إضافةً إلى <Box<TextField. لنلقي نظرةً على كيفية عمل ذلك، ثم سنتحدث عن الآثار المترتبة على وقت التنفيذ. تنفيذ السمة سنضيف الآن بعض الأنواع التي تنفّذ السمة Draw، وسنأخذ النوع Button مثالًا على هذه الأنواع. يُعد تنفيذ مكتبة GUI كما ذكرنا سابقًا خارج موضوعنا هنا، لذا لن يكون لتابع draw أي تنفيذ فعلي داخله. لنتخيل الشكل الذي قد يبدو عليه التنفيذ، فقد يحتوي هيكل Button على حقول لكل من width و height و label كما هو موضح في الشيفرة 7. اسم الملف: src/lib.rs pub struct Button { pub width: u32, pub height: u32, pub label: String, } impl Draw for Button { fn draw(&self) { // الشيفرة البرمجية المسؤولة عن رسم الزر } } [الشيفرة 7: هيكل Button الذي بطبّق السمة Draw] ستختلف حقول width و height و label الموجودة في Button عن الحقول الموجودة في المكونات الأخرى، فعلى سبيل المثال قد يحتوي النوع TextField نفس الحقول، إضافةً إلى حقل placeholder. ستنفّذ كل الأنواع التي نريد رسمها على الشاشة سمة Draw، لكن ستستعمل شيفرةً برمجيةً مختلفة في التابع draw لتعريف كيفية رسم ذلك النوع تحديدًا، كما في Button هنا (بدون شيفرة برمجية لمكتبة GUI فعلية كما ذكرنا سابقًا). قد يحتوي النوع Button على سبيل المثال كتلة impl إضافية تحتوي على توابع مرتبطة بما يحدث عندما يضغط مستخدم الزر، ولا تنطبق هذه الأنواع من التوابع على أنواع مثل TextField. إذا قرر شخص ما استعمال مكتبتنا لتطبيق هيكل SelectBox الذي يحتوي الحقولwidth و height و options، فسينفّذ سمة Draw على النوع SelectBox أيضًا كما هو موضح بالشيفرة 8. اسم الملف: src/main.rs use gui::Draw; struct SelectBox { width: u32, height: u32, options: Vec<String>, } impl Draw for SelectBox { fn draw(&self) { // الشيفرة البرمجية المسؤولة عن رسم صندوق الاختيار } } [الشيفرة 8: وحدة مصرفة أخرى تستعمل gui وتنفذ سمة Draw على هيكل SelectBox] يمكن لمستخدم مكتبتنا الآن كتابة الدالة main ليُنشئ نسخةً من Screen، ثم إضافة كل من SelectBox و Button لنسخة Screen بوضع كل واحدة منها في <Box<T لتصبح سمة كائن، ويمكنه بعد ذلك استدعاء التابع run على نسخةScreen التي ستستدعي draw على كل من المكونات، وتوضح الشيفرة 9 التطبيق المذكور. اسم الملف: src/main.rs use gui::{Button, Screen}; fn main() { let screen = Screen { components: vec![ Box::new(SelectBox { width: 75, height: 10, options: vec![ String::from("Yes"), String::from("Maybe"), String::from("No"), ], }), Box::new(Button { width: 50, height: 10, label: String::from("OK"), }), ], }; screen.run(); } [الشيفرة 9: استخدام كائنات السمة لتخزين قيم لأنواع مختلفة تنفذ السمة ذاتها] لم نفترض عند كتابتنا للمكتبة بأن شخصًا ما قد يضيف النوع SelectBox، إلا أن تطبيق Screen لدينا قادرٌ على العمل مع النوع الجديد ورسمه، وذلك لأن SelectBox ينفّذ سمة Draw، ما يعني أنه ينفّذ تابع draw. هذا المفهوم - المتمثل بالاهتمام فقط بالرسائل التي تستجيب لها القيمة بدلًا من النوع الحقيقي للقيمة - مشابهٌ لمفهوم كتابة البطة duck typing في اللغات البرمجية المكتوبة ديناميكيًا؛ بمعنى أنه إذا كان شيء ما يسير مثل البطة ويصدر صوتًا مثل البطة، فيجب أن يكون بطة لا محالة. لا يحتاج run إلى معرفة النوع الحقيقي لكل مكون عند تنفيذ run على Screen في الشيفرة 5، فهو لا يتحقق ما إذا كان المكوِّن نسخةً من النوع Button أو SelectBox بل يستدعي فقط التابع draw على المكوّن. عرّفنا Screen لتحتاج إلى قيم يمكننا استدعاء تابع draw عليها من خلال تحديد <Box<dyn Draw على أنه نوع القيم في الشعاع components. ميزة استخدام كائنات السمة ونظام نوع رست لكتابة شيفرة برمجية مشابهة للشيفرة البرمجية التي تستعمل كتابة البطة هي أننا لا نضطر أبدًا إلى التحقّق ما إذا كانت القيمة تنفذ تابعًا معينًا وقت التنفيذ، أو القلق بشأن حدوث أخطاء إذا كانت القيمة لا تنفّذ التابع، لكننا نستدعيه بغضّ النظر عن ذلك. لن تصرّف رست الشيفرة البرمجية الخاصة بنا إذا كانت القيم لا تنفّذ السمات التي تحتاجها كائنات السمة. تُظهر الشيفرة 10 على سبيل المثال ما يحدث إذا حاولنا إنشاء Screen مع String مثل مكوِّن: اسم الملف: src/main.rs use gui::Screen; fn main() { let screen = Screen { components: vec![Box::new(String::from("Hi"))], }; screen.run(); } [الشيفرة 10: محاولة استخدام نوع لا ينفّذ سمة كائن السمة] سنحصل على الخطأ التالي، وذلك لأن String لا ينفّذ السمة Draw: $ cargo run Compiling gui v0.1.0 (file:///projects/gui) error[E0277]: the trait bound `String: Draw` is not satisfied --> src/main.rs:5:26 | 5 | components: vec![Box::new(String::from("Hi"))], | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ the trait `Draw` is not implemented for `String` | = help: the trait `Draw` is implemented for `Button` = note: required for the cast from `String` to the object type `dyn Draw` For more information about this error, try `rustc --explain E0277`. error: could not compile `gui` due to previous error يتيح لنا هذا الخطأ معرفة ما إذا كنّا نمرّر شيئًا ما إلى Screen لم نقصد تمريره، ولذا يجب أن نمرّر نوعًا مختلفًا أو يجب أن نطبّق Draw على String حتى تتمكن Screen من استدعاء draw عليه. الإرسال الديناميكي لكائنات السمة باستذكار حديثنا عن عملية توحيد الشكل monomorphization المنفذة بواسطة المصرف عندما نستخدم حدود السمة على الأنواع المعممّة وذلك في قسم (أداء الشيفرة باستعمال الأنواع المعممة) في الفصل كيفية استخدام أنواع البيانات المعممة Generic Data Types: يولّد المصرّف تطبيقات غير معممّة للدوال والتوابع لكل نوع حقيقي نستخدمه بدلًا من معامل نوع مُحدّد. تنجز الشيفرة البرمجية الناتجة من عملية توحيد الشكل إيفادًا ساكنًا static dispatch، والذي يحدث عندما يعرِف المصرّف التابع الذي تستدعيه وقت التصريف. يتعارض هذا مع الإيفاد الديناميكي الذي يحدث عندما يتعذر على المصرف أن يخبرك بالتابع الذي تستدعيه وقت التصريف. يرسل المصرّف في حالات الإيفاد الديناميكي شيفرة برمجية تُحدّد في وقت التنفيذ التابع الذي يجب استدعاؤه. يجب أن تستخدم رست الإيفاد الديناميكي عندما نستخدم كائنات السمة، إذ لا يعرف المصرّف جميع الأنواع الممكن استعمالها مع الشيفرة البرمجية التي تستخدم كائنات السمة، لذا فهو لا يعرف التابع الذي يُنفّذ على النوع المطلوب استدعاؤه. وتستخدم رست بدلًا من ذلك المؤشرات داخل كائن السمة في وقت التنفيذ لمعرفة التابع الذي يجب استدعاؤه، ويتسبب هذا البحث بزيادة في وقت التنفيذ مقارنةً بالإيفاد الثابت. يمنع الإيفاد الديناميكي أيضًا المصرف من اختيار تضمين شيفرة التابع البرمجية التي تمنع بدورها بعض التحسينات، ومع ذلك فقد حصلنا على مزيد من المرونة في الشيفرة البرمجية التي كتبناها في الشيفرة 5 وتمكنا من دعمها في الشيفرة 9، لذا فهي مقايضة يجب أخذها بالحسبان. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Object-Oriented Programming Features of Rust من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: البرمجة كائنية التوجه OOP في لغة رست مقدمة إلى مفهوم الأنواع المعممة Generic Types أنواع البيانات Data Types في لغة رست

لا يوجد إجماع في مجتمع البرمجة حول الميزات التي يجب أن تكون موجودة في لغة البرمجة حتى تكون لغة كائنية التوجه، وتتأثر رست بالعديد من نماذج البرمجة programming paradigms بما في ذلك البرمجة كائنية التوجه، إذ اكتشفنا الميزات التي جاءت من البرمجة الوظيفية functional programming سابقًا بدءًا من الفصل المغلفات closures. يمكن القول أن اللغات كائنية التوجه تشترك ببعض الميزات المشتركة وهي الكائنات objects والتغليف encapsulation والوراثة inheritance، لنلقي نظرةً على ما تعنيه كل من هذه الميزات وما إذا كانت رست تدعمها. الكائنات واحتوائها على بيانات وسلوك يُعدّ الكتاب "أنماط التصميم: عناصر البرمجيات الموجهة للكائنات القابلة لإعادة الاستعمال Design Patterns: Elements of "Reusable Object-Oriented Software للمؤلفين إريك جاما Erich Gamma،وريتشارد هيلم Richard Helm، ورالف جونسون Ralph Johnson، وجون فليسيديس John Vlissides، التابع لدار النشر (Addison-Wesley Professional, 1994)، والذي يشار إليه بالعامية كتاب عصابة الأربعة The Gang of Four book، فهرسًا لأنماط التصميم كائنية التوجه، ويعرّف الكتاب البرمجة كائنية التوجّه بهذه الطريقة: بالنظر للتعريف السابق تكون رست لغة كائنية التوجه؛ إذ تحتوي الهياكل structs والتعدادات enums على البيانات، وتقدّم كتل impl توابعًا على الهياكل والتعدادات، وعلى الرغم من أن الهياكل والتعدادات ذات التوابع لا تدعى بالكائنات إلا أنها تقدّم الوظيفة نفسها وذلك بحسب تعريف الكائنات في كتاب عصابة الأربعة. ويمكنك الرجوع إلى توثيق أنماط التصميم العربي في موسوعة حسوب لمزيد من التفاصيل. التغليف وإخفاءه لتفاصيل التنفيذ هناك جانبٌ آخر مرتبط جدًا بالبرمجة كائنية التوجه وهو فكرة التغليف، والتي تعني أن تفاصيل تطبيق كائن ما لا يمكنها الوصول للشيفرة البرمجية من خلال هذا الكائن، لذا فإن الطريقة الوحيدة للتفاعل مع كائن ما هي من خلال واجهة برمجية عامة Public API خاصة به، وينبغي ألا تكون الشيفرة البرمجية التي يستخدمها الكائن قادرةً على الوصول إلى الأجزاء الداخلية للكائن وتغيير البيانات أو السلوك مباشرةً، وهذا يمكّن المبرمج من تغيير وإعادة تشكيل العناصر الداخلية للكائن دون الحاجة إلى تغيير الشيفرة البرمجية التي تستخدم الكائن. ناقشنا كيفية التحكم في التغليف سابقًا بدءًا من الفصل الحزم packages والوحدات المصرفة crates، إذ يمكننا استخدام الكلمة المفتاحية pub لتحديد أي من الوحدات modules والأنواع types والدوال functions والتوابع methods في الشيفرات البرمجية الخاصة بنا التي ينبغي أن تكون عامة، ويكون كل شيء آخر خاص افتراضيًا، فعلى سبيل المثال يمكننا تعريف هيكل AveragedCollection يحتوي على حقل يضمّ شعاعًا vector بقيم i32، كما يمكن للهيكل أيضًا أن يحتوي على حقل يضمّ متوسط القيم في الشعاع مما يعني أنه لا لزوم لحساب المتوسط عند الطلب كلما احتاجه أي أحد. بعبارة أخرى سيخزّن AveragedCollection المتوسط الناتج. تحتوي الشيفرة 1 على تعريف لهيكل AveragedCollection: اسم الملف: src/lib.rs pub struct AveragedCollection { list: Vec<i32>, average: f64, } [الشيفرة 1: هيكل AveragedCollection الذي يخزّن قائمة من الأعداد الصحيحة والمتوسط لعناصر التجميعة] الهيكل مُشار إليه بالكلمة المفتاحية pub، بحيث يمكن لشيفرة برمجية أخرى استخدام ذلك الهيكل، إلا أن الحقول الموجودة داخل الهيكل تبقى خاصة. هذا مهمٌ في هذه الحالة لأننا نريد التأكد من أنه كلما أُضيفت قيمة أو أُزيلت من الشيفرة يُحَدَّث المتوسط أيضًا، ونحقق ذلك من خلال تطبيق توابع add و remove و average كما هو موضح في الشيفرة 2: اسم الملف: src/lib.rs impl AveragedCollection { pub fn add(&mut self, value: i32) { self.list.push(value); self.update_average(); } pub fn remove(&mut self) -> Option<i32> { let result = self.list.pop(); match result { Some(value) => { self.update_average(); Some(value) } None => None, } } pub fn average(&self) -> f64 { self.average } fn update_average(&mut self) { let total: i32 = self.list.iter().sum(); self.average = total as f64 / self.list.len() as f64; } } [الشيفرة 2: تطبيق التوابع العامة add وremove وaverage على AveragedCollection] تعدّ التوابع العامة add و remove و average الوسائل الوحيدة للوصول إلى البيانات أو تعديلها في نسخ من AveragedCollection. يُستدعى التابع الخاص update_average عندما يضاف عنصر على list باستخدام التابع add أو يُزال باستخدام التابع remove، وهو التابع الذي يحدّث حقل average بدوره. نترك حقول list و average خاصة لكي لا يبقى أي وسيلة للشيفرة برمجية الخارجية أن تضيف أو تزيل عناصر إلى أو من حقل list مباشرةً، وإلّا، يمكن للحقل average ألّا يتوافق مع القيم عندما تتغير list. يعيد تابع average القيمة في حقل average مما يسمح للشيفرة البرمجية الخارجية أن تقرأ average دون أن تعدل عليها. بما أننا غلفنا تفاصيل تنفيذ الهيكل AveragedCollection، يمكننا بسهولة مستقبلًا تغيير بعض التفاصيل مثل هيكل البيانات، فعلى سبيل المثال، يمكننا استعمال <HashSet<i32 بدلًا من <Vec<i32 لحقل list. بما أن بصمات التوابع العامة add و remove و average بقيت على حالها، فلا ضرورة للتعديل على الشيفرة البرمجية التي تستخدم AveragedCollection. ولكنّ هذا الأمر لن يكون محققًا إذا جعلنا list عامة بدلًا من ذلك، إذ تملك <HashSet<i32 و <Vec<i32 توابعًا مختلفة لإضافة وإزالة العناصر بحيث ستحتاج إلى تغيير الشيفرة البرمجية الخارجية غالبًا في حال كانت تعدل على list مباشرةً. إذا كان التغليف جزءًا مطلوبًا للغة البرمجة حتى تصبح لغة كائنية التوجه، فإن رست تلبي هذا المطلب، إذ يتيح خيار استعمال pub أو عدم استعماله لأجزاء مختلفة من الشيفرة، التغليف لتفاصيل التنفيذ. الوراثة واستخدامها مثل نظام نوع ومشاركة الشيفرة البرمجية الوراثة هي آلية يمكن بواسطتها للكائن أن يرث عناصر من تعريف كائن آخر وبالتالي يكتسب بيانات الكائن الأصل وسلوكه دون الحاجة إلى تعريفها مرةً أخرى. إذا كانت الوراثة متطلبًا للغة برمجية حتى تكون اللغة كائنية التوجه فإن رست ليست بلغة كائنية التوجه، إذ لا توجد طريقة لتعريف هيكل يرث حقول وتطبيقات تابع الهيكل الأصلي دون استخدام ماكرو، ومع ذلك إذا كنت معتادًا على وجود الوراثة في اللغة البرمجية التي تتعامل معها، فيمكنك استخدام حلول أخرى في رست بحسب سبب حاجتك للوراثة. قد تحتاج للتوريث لسببين رئيسيين؛ أحدهما لإعادة استعمال الشيفرة البرمجية، ويمكنك في هذه الحالة تنفيذ سلوك معين لنوع واحد، ويمكّنُك التوريث بدوره من إعادة استعمال هذا التنفيذ لنوع مختلف. يمكنك استخدام هذه الوسيلة بطريقة محدودة في شيفرة رست باستخدام تطبيقات تابع السمة الافتراضية التي رأيتها في الشيفرة 14 من فصل السمات Traits عندما أضفنا تنفيذًا افتراضيًا لتابع summarize على السمة Summary. سيُتاح لأي نوع يطبق السمة Summary التابع summarize دون أي شيفرة برمجية إضافية، وهذا مشابه للصنف الأب parent class الذي يحتوي على تنفيذ لتابع وصنف ابن يرث الصف الأب ويحتوي على تنفيذ التابع. يمكننا أيضًا تجاوز التطبيق الافتراضي لتابع summarize عندما نطبق السمة Summary التي تشبه الصنف الابن الذي يُعيد تعريف تابع موروث من صنف أب. تتعلق الحاجة الأخرى لاستخدام التوريث بنظام النوع بتمكين استعمال نوع فرعي في نفس الأماكن مثل النوع الأصل. يسمى هذا أيضًا التعددية الشكلية polymorphism مما يعني أنه يمكنك استبدال كائنات متعددة ببعضها في وقت التنفيذ إذا كانت تشترك في خصائص معينة. التعددية الشكلية Polymorphism ينظر الكثير من الناس إلى التعددية الشكلية polymorphism بكونها مشابهة للوراثة لكنها فعليًا مفهوم أوسع، إذ تشير إلى الشيفرة البرمجية التي يمكنها العمل مع بيانات ذات أنواع مختلفة، بينما تكون هذه الأنواع بالنسبة للوراثة أصنافًا فرعيةً subclass عمومًا. يستخدم رست أنواع معممة generics بدلًا من هذا لتجريد الأنواع المختلفة الممكنة وحدود السمات trait bounds، وذلك لفرض قيود على ما يجب أن توفره هذه الأنواع، إذ يسمى ذلك أحيانًا بالتعددية الشكلية المحدودة المقيّدة bounded parametric polymorphism. فقد التوريث مكانته مؤخرًا مثل حل برمجي تصميمي في العديد من لغات البرمجة لأنه غالبًا ما يكون عرضةً لخطر مشاركة شيفرة برمجية زيادةً عن اللزوم. لا يجب أن تشترك الأصناف الابن دائمًا في جميع خصائص صنفها الأب ولكنها ستفعل ذلك مع التوريث، ومن شأن ذلك جعل تصميم البرنامج أقل مرونة. يُضيف ذلك أيضًا إمكانية استدعاء توابع على الأصناف الابن التي لا معنى لها أو التي تتسبب بأخطاء لأن التوابع لا تنطبق على الأصناف الابن. إضافةً إلى ذلك تسمح بعض اللغات فقط بالوراثة الفردية single inheritance (بمعنى أنه يمكن للصنف الابن أن يرث فقط من صنف واحد) مما يقيد مرونة تصميم البرنامج أكثر. تتخذ رست لهذه الأسباب طريقةً مختلفة في استعمال كائنات السمة بدلاً من الوراثة، وسنلقي نظرةَ على كيفية تمكين كائنات السمة من تعدد الأشكال في رست. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Object-Oriented Programming Features of Rust من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا الفصل السابق: تزامن الحالة المشتركة Shared-State Concurrency في لغة رست وتوسيع التزامن مع Send و Sync البرمجة كائنية التوجه ما هي التعددية الشكلية polymorphism؟ كيفية تطبيق التعددية الشكلية (Polymorphism) على الأصناف في بايثون مقدمة إلى البرمجة الوظيفية Functional Programming

يُعدّ تمرير الرسائل طريقةً جيدةً للتعامل مع التزامن ولكنها ليست الطريقة الوحيدة، إذ أن هناك طريقةٌ أخرى لوصول خيوط threads متعددة إلى ذات بيانات المُشاركة. ضع بالحسبان هذا الجزء من الشعار من توثيق لغة جو Go "لا تتواصل بمشاركة الذاكرة". كيف سيبدو التواصل من خلال مشاركة الذاكرة؟ وبالإضافة إلى ذلك، لماذا يحذر المدافعون عن تمرير الرسائل message-passing من استخدام مشاركة الذاكرة memory sharing؟ تشبه القنوات channels في أي لغة برمجة -بطريقة ما- الملكية الفردية لأنه بمجرد نقلك لقيمة ما إلى قناة يجب ألا تستخدم هذه القيمة بعدها. يشبه تزامن الذاكرة المشتركة الملكية المتعددة multiple ownership، إذ يمكن للخيوط المتعددة أن تصل إلى موقع الذاكرة ذاته في الوقت نفسه. كما رأينا سابقًا في مقال المؤشرات الذكية Smart Pointers في رست، فقد جعلت المؤشرات الذكية smart pointers الملكية المتعددة ممكنة، ويمكن للملكية المتعددة أن تعقد الأمر لأن الملّاك المختلفين بحاجة إلى إدارة. يساعد نظام رست وقواعد الملكية الخاصة به كثيرًا في جعل عملية الإدارة صحيحة. لنلقي على سبيل المثال نظرةً على كائنات المزامنة mutexes التي تعدّ واحدةً من أكثر بدائل التزامن شيوعًا للذاكرة المشتركة. استعمال كائنات المزامنة للسماح بالوصول للبيانات عن طريق خيط واحد بالوقت ذاته كائن المزامنة Mutex هو اختصارٌ للاستبعاد المتبادل mutual exclusion، أي يسمح كائن المزامنة لخيط واحد فقط أن يصل إلى بعض البيانات في أي وقت، وللوصول إلى البيانات في كائن المزامنة يجب أن يشير الخيط أولًا إلى أنه يريد الوصول عن طريق طلب الحصول على قفل كائن المزامنة mutex's lock؛ والقفل هو هيكل بيانات data structure يعد جزءًا من كائن المزامنة الذي يتتبع من لديه حاليًا وصولٌ حصري إلى البيانات، وبالتالي يُوصَف كائن المزامنة بأنه يحمي البيانات التي يحملها عبر نظام القفل. لكائنات المزامنة سمعة بأنها صعبة الاستعمال لأنك يجب أن تتذكر قاعدتين: يجب أن تحاول الحصول على القفل قبل استعمال البيانات. يجب أن تلغي قفل البيانات عندما تنتهي من البيانات التي يحميها كائن المزامنة حتى يتسنّى للخيوط الأخرى الحصول على القفل. لنأخذ تشبيهًا حقيقيًا لكائن المزامنة: تخيل حلقة نقاش في مؤتمر بميكروفون واحد فقط، إذ يجب على أحد أعضاء اللجنة أن يسأل أو يشير إلى أنه يريد استخدام الميكروفون عند رغبته بالتحدث وعندما يحصل على الميكروفون يمكنه التحدث بقدر ما يريد من الوقت ثم يسلّم الميكروفون إلى عضو اللجنة التالي الذي يطلب التحدث؛ وإذا نسي أحد أعضاء اللجنة تسليم الميكروفون عند الانتهاء منه فلن يتمكن أي شخص آخر من التحدث؛ إذا حدث خطأ في إدارة الميكروفون المشترك فلن تعمل حلقة النقاش على النحو المطلوب. قد تكون إدارة كائنات المزامنة صعبة جدًا وهذا هو سبب تفضيل الكثير من الناس للقنوات، ومع ذلك لا يمكنك الحصول على قفل وفتحه بصورةٍ خاطئة في رست بفضل نظامها وقواعد ملكيتها الخاصة. واجهة <Mutex<T البرمجية لنبدأ باستعمال كائن مزامنة بسياق خيط وحيد single-threaded مثالًا عن كيفية استعمال كائن مزامنة كما هو موضح في الشيفرة 12: اسم الملف: src/main.rs use std::sync::Mutex; fn main() { let m = Mutex::new(5); { let mut num = m.lock().unwrap(); *num = 6; } println!("m = {:?}", m); } الشيفرة 12: تجربة واجهة <Mutex<T البرمجية بسياق خيط وحيد لبساطته كما هو الحال مع العديد من الأنواع نُنشئ <Mutex<T باستعمال الدالة المرتبطة ‫new، ونستخدم التابع lock للوصول إلى البيانات داخل كائن المزامنة وذلك للحصول على القفل. سيحظر هذا الاستدعاء الخيط الحالي ولن تتمكن من فعل أي عمل حتى يحين دور الحصول على القفل. يفشل استدعاء lock إذا هلع خيط آخر يحمل القفل، وفي هذه الحالة لن يتمكن أي شخص إطلاقًا من الحصول على القفل لذلك اخترنا unwrap بحيث يهلع الخيط هذا إذا حصلت هذه الحالة. يمكننا أن نعالج القيمة التي حصلنا عليها التي تحمل الاسم num بعد حصولنا على القفل وستكون في هذه الحالة بمثابة مرجع متغير mutable يُشير إلى البيانات الموجودة بالداخل. يضمن نظام النوع type system حصولنا على قفل قبل استخدام القيمة في m، ونوع m هو <Mutex<i32 وليس i32 لذلك يجب علينا استدعاء lock حتى نتمكن من استخدام القيمة i32، ودعنا لا ننسى أن نظام النوع لن يسمح لنا بالوصول إلى قيمة i32 الداخلية بخلاف ذلك. كما تعتقد فإن <Mutex<T هو مؤشر ذكي، وبدقة أكبر، يُعيد استدعاء lock مؤشرًا ذكيًا يدعى MutexGuard مُغلَّفًا في LockResult الذي تعاملنا معه في استدعاء unwrap، يُطبّق المؤشر الذكي MutexGuard السمة Deref ليشير إلى بياناتنا الداخلية، كما يحتوي المؤشر الذكي أيضًا على تطبيق للسمة Drop يُحرّر القفل تلقائيًا عندما يخرج MutexGuard عن النطاق وهو الأمر الذي يحدث بنهاية النطاق الداخلي. نتيجة لذلك لا نخاطر بنسيان تحرير القفل وحجب استخدام كائن المزامنة بواسطة الخيوط الأخرى لأن تحرير القفل يحدث تلقائيًا. يمكننا طباعة قيمة كائن المزامنة بعد تحرير القفل وسنرى أننا تمكنا من تغيير القيمة ذات النوعi32 الداخلية إلى 6. مشاركة <Mutex<T بين خيوط متعددة دعنا نحاول الآن مشاركة قيمة بين خيوط متعددة باستخدام <Mutex<T، سنمرّ على عشرة خيوط ونجعل كل خيط منها يزيد قيمة العداد بمقدار 1 بحيث ينتقل العداد من القيمة 0 إلى 10. يحتوي المثال التالي في الشيفرة 13 على خطأ تصريفي compiler error، وسنستفيد من هذا الخطأ حتى نتعلم المزيد حول استعمال <Mutex<T وكيف سيساعدنا رست في استعماله بصورةٍ صحيحة. اسم الملف: src/main.rs use std::sync::Mutex; use std::thread; fn main() { let counter = Mutex::new(0); let mut handles = vec![]; for _ in 0..10 { let handle = thread::spawn(move || { let mut num = counter.lock().unwrap(); *num += 1; }); handles.push(handle); } for handle in handles { handle.join().unwrap(); } println!("Result: {}", *counter.lock().unwrap()); } الشيفرة 13: عشرة خيوط يزيد كل واحد منها عداد محميّ باستخدام <Mutex <T ننشئ متغيرًا ندعوه counter ليحمل قيمة من النوع i32 داخل <Mutex<T كما فعلنا في الشيفرة 12، بعد ذلك نُنشئ عشرة خيوط عبر المرور iterate على مجال من الأرقام، ونستخدم لتحقيق ذلك thread::spawn ونمنح كل خيط المغلّف ذاته الذي ينقل العداد باتجاه الخيط ويحصل على قفل على <Mutex<T عن طريق استدعاء التابع lock ومن ثم يضيف القيمة 1 إلى القيمة الموجودة في كائن المزامنة. عندما ينتهي الخيط من تنفيذ مغلّفه يخرج num عن النطاق ويحرر القفل بحيث يستطيع خيطٌ آخر الحصول عليه. نجمع كل مقابض الانضمام join handles في الخيط الرئيسي، ونستدعي بعد ذلك -كما فعلنا في الشيفرة 2 سابقًا- join على كل مقبض للتأكد من انتهاء جميع الخيوط، وعند هذه النقطة يحصل الخيط الرئيسي على القفل ويطبع نتيجة هذا البرنامج. لمّحنا إلى أن هذا المثال لن يُصرَّف، لنتعرف على السبب الآن: $ cargo run Compiling shared-state v0.1.0 (file:///projects/shared-state) error[E0382]: use of moved value: `counter` --> src/main.rs:9:36 | 5 | let counter = Mutex::new(0); | ------- move occurs because `counter` has type `Mutex<i32>`, which does not implement the `Copy` trait ... 9 | let handle = thread::spawn(move || { | ^^^^^^^ value moved into closure here, in previous iteration of loop 10 | let mut num = counter.lock().unwrap(); | ------- use occurs due to use in closure For more information about this error, try `rustc --explain E0382`. error: could not compile `shared-state` due to previous error تشير رسالة الخطأ إلى أن قيمة counter نُقِلت في التكرار السابق للحلقة، وتخبرنا رست أنه لا يمكننا نقل ملكية قفل counter إلى خيوط متعددة. لنصحّح الخطأ التصريفي بطريقة الملكية المتعددة التي ناقشناها سابقًا. ملكية متعددة مع خيوط متعددة تكلمنا في مقال سابق عن المالكين المتعددين لقيمة باستخدام المؤشر الذكي <Rc<T لإنشاء قيمة مرجعية معدودة، لننفّذ الشيء ذاته هنا ونلاحظ النتيجة. نغلّف <Mutex<T داخل <Rc<T ضمن الشيفرة 14 ونستنسخ <Rc<T قبل نقل الملكية إلى الخيط. اسم الملف: src/main.rs use std::rc::Rc; use std::sync::Mutex; use std::thread; fn main() { let counter = Rc::new(Mutex::new(0)); let mut handles = vec![]; for _ in 0..10 { let counter = Rc::clone(&counter); let handle = thread::spawn(move || { let mut num = counter.lock().unwrap(); *num += 1; }); handles.push(handle); } for handle in handles { handle.join().unwrap(); } println!("Result: {}", *counter.lock().unwrap()); } الشيفرة 14: محاولة استعمال <Rc<T للسماح لخيوط متعددة بامتلاك <Mutex<T نصرّف الشيفرة البرمجية مرةً أخرى، ونحصل هذه المرة على أخطاء مختلفة، ويعلّمنا المصرّف الكثير من الأشياء. $ cargo run Compiling shared-state v0.1.0 (file:///projects/shared-state) error[E0277]: `Rc<Mutex<i32>>` cannot be sent between threads safely --> src/main.rs:11:36 | 11 | let handle = thread::spawn(move || { | ------------- ^------ | | | | ______________________|_____________within this `[closure@src/main.rs:11:36: 11:43]` | | | | | required by a bound introduced by this call 12 | | let mut num = counter.lock().unwrap(); 13 | | 14 | | *num += 1; 15 | | }); | |_________^ `Rc<Mutex<i32>>` cannot be sent between threads safely | = help: within `[closure@src/main.rs:11:36: 11:43]`, the trait `Send` is not implemented for `Rc<Mutex<i32>>` note: required because it's used within this closure --> src/main.rs:11:36 | 11 | let handle = thread::spawn(move || { | ^^^^^^^ note: required by a bound in `spawn` For more information about this error, try `rustc --explain E0277`. error: could not compile `shared-state` due to previous error رسالة الخطأ هذه شديدة التعقيد، إليك الجزء المهم الذي يجب أن تركز عليه: `Rc<Mutex<i32>>` cannot be sent between threads safely يخبرنا المصرّف أيضًا عن السبب: the trait `Send` is not implemented for `Rc<Mutex<i32>>` سنتحدث عن Send في القسم التالي، إذ أنها أحد السمات التي تضمن أن الأنواع التي نستعملها مع الخيوط مخصصة للاستخدام في الحالات المتزامنة. لسوء الحظ فإن <Rc<T ليس آمنًا للمشاركة عبر الخيوط، فعندما يُدير <Rc<T عدد المراجع فإنه يضيف عدد كل استدعاء إلى clone ويطرح من العدد عندما تُحرَّر كل نسخة clone، إلا أنه لا يستعمل أي أنواع تزامن أولية للتأكد من أن التغييرات التي حدثت على العدد لا يمكن مقاطعتها بواسطة خيط آخر. قد يؤدي هذا إلى عمليات عدّ خاطئة -أخطاء خفية يمكن أن تؤدي بدورها إلى تسريب الذاكرة memory leak أو تحرير قيمة ما قبل أن ننتهي منها- وما نحتاجه هنا هو نوع مثل <Rc<T تمامًا ولكنه نوع يُجري تغييرات على عدد المراجع بطريقة آمنة للخيوط. عد المراجع الذري باستخدام <Arc<T لحسن الحظ، يعد <Arc<T نوعًا مثل <Rc<Tوهو آمن للاستخدام في الحالات المتزامنة، إذ يرمز الحرف a إلى ذرّي atomic مما يعني أنه يُعد نوع عدّ مرجع ذري atomically reference counted type. تعدّ الأنواع الذرية Atomics نوعًا إضافيًا من أنواع التزامن الأولية concurrency primitive التي لن نغطيها بالتفصيل هنا. راجع توثيق المكتبة القياسية للوحدة std::sync::atomic للمزيد من التفاصيل، من الكافي الآن معرفة أن الأنواع الذرية تعمل مثل الأنواع الأولية ولكن من الآمن مشاركتها عبر الخيوط. قد تتساءل عن عدم كون جميع الأنواع الأولية ذرية ولماذا أنواع المكتبات القياسية غير مُطبّقة لاستخدام <Arc<T افتراضيًا، والسبب هنا هو أن سلامة الخيوط تأتي مع ضريبة أداء تريد دفعها فقط عندما تحتاج إليها حقًا. إذا كنت تجري عمليات على القيم ضمن خيط واحد فيمكن لشيفرتك البرمجية أن تُنفَّذ بصورةٍ أسرع إذا لم تكن بحاجة لفرض الضمانات التي تقدمها الأنواع الذرية. بالعودة إلى مثالنا: للنوعين <Arc<T و <Rc<T الواجهة البرمجية API ذاتها لذلك نصحّح برنامجنا عن طريق تغيير سطر use واستدعاء new وكذلك استدعاء clone. نستطيع أخيرًا تصريف الشيفرة البرمجية في الشيفرة 15 وتنفيذها. اسم الملف: src/main.rs use std::sync::{Arc, Mutex}; use std::thread; fn main() { let counter = Arc::new(Mutex::new(0)); let mut handles = vec![]; for _ in 0..10 { let counter = Arc::clone(&counter); let handle = thread::spawn(move || { let mut num = counter.lock().unwrap(); *num += 1; }); handles.push(handle); } for handle in handles { handle.join().unwrap(); } println!("Result: {}", *counter.lock().unwrap()); } الشيفرة 15: استخدام <Arc<T لتغليف <Mutex<T بحيث نستطيع مشاركة الملكية عبر خيوط متعددة يكون خرج الشيفرة البرمجية السابقة على النحو التالي: Result: 10 وأخيرًا نجحنا، فقد عدَدنا من 0 إلى 10، وعلى الرغم من أن هذا قد لا يبدو رائعًا جدًا، إلا أنه علّمنا الكثير عن <Mutex<T وأمان الخيط. يمكنك أيضًا استخدام هيكل هذا البرنامج لإجراء عمليات أكثر تعقيدًا من مجرد زيادة العداد، ويمكننا باستخدام هذه الإستراتيجية تقسيم عملية حسابية إلى أجزاء مستقلة وتقسيم تلك الأجزاء عبر خيوط ثم استخدام <Mutex<T لجعل كل خيط يحدّث النتيجة النهائية بجزئه. لاحظ أنه إذا كنت تنفّذ عمليات عددية بسيطة فهناك أنواع أبسط من أنواع <Mutex<T التي توفرها وحدة المكتبة القياسية std::sync::atomic، إذ توفر هذه الأنواع وصولًا ذريًا آمنًا ومتزامنًا للأنواع الأولية، وقد اخترنا استخدام <Mutex<T مع نوع أولي لهذا المثال حتى نتمكن من التركيز على كيفية عمل <Mutex<T. التشابه بين <RefCell<T>/Rc<T و <Mutex<T>/Arc<T ربما لاحظت أن counter ثابت immutable ولكن يمكننا الحصول على مرجع متغيّر للقيمة الموجودة داخله، هذا يعني أن <Mutex<T يوفر قابلية تغيير داخلية كما تفعله عائلة Cell. نستخدم <Mutex<T بنفس الطريقة التي استخدمنا بها <RefCell<T سابقًا في مقال المؤشر الذكي Refcell‎ ونمط قابلية التغيير الداخلي interior mutability في لغة رست Rust للسماح لنا بتغيير المحتويات داخل <Rc<T وذلك لتغيير المحتويات داخل Arc<T>‎. هناك شيء آخر يجب ملاحظته ألا وهو أن رست لا يمكنها حمايتك من جميع أنواع الأخطاء المنطقية عند استخدام <Mutex<T. تذكر سابقًا في مقال المؤشر Rc‎ الذكي واستخدامه للإشارة إلى عدد المراجع في لغة رست Rust أن استخدام <Rc<T يأتي مع خطر إنشاء دورات مرجعية reference cycle، إذ تشير قيمتان <Rc<T إلى بعضهما بعضًا مما يتسبب في حدوث تسرب في الذاكرة. وبالمثل يأتي تطبيق <Mutex<T مع خطر خلق حالات مستعصية deadlocks، إذ تحدث هذه الحالات عندما تحتاج عملية ما إلى الحصول على مرجعين وحصل كل منهما على أحد الأقفال مما يتسبب في انتظارهما لبعضهما بعضًا إلى الأبد. إذا أثارت الحالات المستعصية اهتمامك وأردت رؤيتها عمليًا فحاول إنشاء برنامج رست به حالة مستعصية، ثم ابحث عن استراتيجيات التخفيف من الحالات المستعصية بالنسبة لكائنات المزامنة في أي لغة ونفذها في رست. يوفر توثيق واجهة المكتبة القياسية البرمجية لـ<Mutex<T و MutexGuard معلومات مفيدة. سنكمل هذا المقال بالحديث عن السمتين Send و Sync وكيف يمكننا استخدامها مع الأنواع المخصصة. التزامن الموسع مع السمة Sync والسمة Send من المثير للاهتمام أن لغة رست تحتوي على عدد قليل جدًا من ميزات التزامن، إذ تعد كل ميزة تزامن تحدثنا عنها حتى الآن جزءًا من المكتبة القياسية standard library وليست اللغة. لا تقتصر خياراتك للتعامل مع التزامن على اللغة أو المكتبة القياسية فيمكنك كتابة ميزات التزامن الخاصة بك أو استخدام تلك المكتوبة من قبل الآخرين. ومع ذلك، ضُمِّنَ مفهومان للتزامن في اللغة: سمتَا std::marker وهما Sync و Send. السماح بنقل الملكية بين الخيوط عن طريق Send تشير الكلمة المفتاحية للسمة Send إلى أنه يمكن نقل ملكية القيم من النوع الذي ينفّذ Send بين الخيوط، ويطبّق كل نوع في رست تقريبًا السمة Send، ولكن هناك بعض الاستثناءات بما في ذلك <Rc<T إذ لا يمكن تطبيق السمة Send عليه لأنه إذا استنسخت قيمة <Rc<T وحاولت نقل ملكية الاستنساخ إلى خيط آخر فقد يحدّث كلا الخيطين عدد المراجع reference count في الوقت ذاته. لهذا السبب تُنفَّذ <Rc<T للاستخدام في المواقف أحادية الخيط حيث لا تريد دفع غرامة الأداء الآمن. لذلك يؤكد نظام نوع رست وحدود السمات trait bounds أنه لا يمكنك أبدًا إرسال قيمة <Rc<T بطريق الخطأ عبر الخيوط بصورةٍ غير آمنة. عندما حاولنا فعل ذلك في الشيفرة 14 سابقًا حصلنا على الخطأ: the trait Send is not implemented for Rc<Mutex<i32>> وعندما استبدلنا النوع بالنوع <Arc<T الذي يطبّق السمة Send صُرِّفَت الشيفرة البرمجية بنجاح. أي نوع مكون بالكامل من أنواع Send يُميَّز تلقائيًا على أنه Send أيضًا، وتطبّق جميع الأنواع الأولية primitive types تقريبًا السمة Send بغض النظر عن المؤشرات الأولية primitive pointers التي سنناقشها لاحقًا في. السماح بالوصول لخيوط متعددة باستخدام السمة Sync تشير الكلمة المفتاحية للسمة Sync إلى أنه من الآمن للنوع المطبّق للسمة Sync أن يُشار إليه من خيوط متعددة، بمعنى آخر أي نوع T يطبّق السمة Sync إذا كان T& (مرجع غير قابل للتغيير إلى T) يطبّق Send أيضًا، مما يعني أنه يمكن إرسال المرجع بأمان إلى خيط آخر، وبصورةٍ مشابهة للسمة Send فإن الأنواع الأولية تطبّق السمة Sync والأنواع المكونة كاملًا من أنواع تطبّق السمة Sync هي أيضًا أنواع تطبّق Sync. لا يطبّق المؤشر الذكي <Rc<T أيضًا السمة Sync للأسباب ذاتها التي تجعل منه غير قابل لتطبيق السمة Send، كما أن النمط <RefCell<T (الذي تحدثنا عنه سابقًا وعائلة الأنواع المرتبطة بالنوع <Cell<T لا تطبّق السمة Sync. يعدّ تنفيذ فحص الاستعارة الذي تفعله <RefCell<T في وقت التنفيذ غير آمن للخيط. يطبّق المؤشر الذكي <Mutex<T السمة Sync ويمكن استخدامه لمشاركة الوصول مع خيوط متعددة كما رأيت سابقًا في قسم "مشاركة <Mutex<T بين خيوط متعددة". تطبيق السمتين Send و Sync يدويا غير آمن بما أن الأنواع المكونة من الأنواع التي تطبّق السمتين Send وSync هي أنواع تطبّق السمتين Send و Sync تلقائيًا، فلا يتوجب علينا تطبيق هاتين السمتين يدويًا؛ وبصفتهما سمتان علّامة marker traits، فهما سمتان لا تحتويان أيّ توابع تطبّقها، وهما مفيدتان فقط لتعزيز الثوابت المرتبطة بالمزامنة. يشمل تنفيذ هاتان السمتان يدويًا تنفيذ شيفرة رست غير آمنة، وسنتحدث عن استعمال شيفرة رست غير آمنة لاحقًا، ومن الكافي الآن معرفتك أن بناء أنواع متزامنة جديدة غير مؤلفة من أجزاء Send و Sync يتطلّب تفكيرًا حذرًا للمحافظة على ضمانات الأمان في لغة رست. يحتوي الكتاب “The Rustonomicon” معلومات أكثر عن هذه الضمانات وكيف يمكن التمسك بها. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Fearless Concurrency من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا: المقال السابق: استخدام ميزة تمرير الرسائل Message Passing لنقل البيانات بين الخيوط Threads في لغة رست الملكية Ownership في لغة رست أنواع البيانات Data Types في لغة رست Rust الأخطاء والتعامل معها في لغة رست Rust استخدام الهياكل structs لتنظيم البيانات في لغة رست Rust استخدام الخيوط Threads لتنفيذ شيفرات رست بصورة متزامنة آنيًا

يُعد تمرير الرسائل message passing أحد الطرق الشائعة لضمان أمن التزامن، إذ تتواصل الخيوط threads أو المنفذون actors فيما بينهم بإرسال رسائل تحتوي على بيانات. يمكن توضيح هذه الفكرة باقتباس من شعار في توثيق لغة البرمجة جو Go: "لا تتواصل بمشاركة الذاكرة، شارك الذاكرة بالتواصل". تؤمّن مكتبة رست القياسية تنفيذًا للقنوات channels لتحقيق عملية تزامن إرسال الرسائل message-sending concurrency، والقناة هي مفهوم برمجي عام تُرسل به البيانات من خيط إلى آخر. يمكنك تخيل القناة في البرمجة مثل قناة مياه باتجاه واحد مثل جدول أو نهر، فإذا وضعت بطة مطاطية في النهر ستنتقل في المجرى إلى نهاية القناة المائية. تنقسم القناة إلى نصفين أحدها مُرسل transmitter والآخر مُستقبل receiver؛ والمُرسل هو القسم الموجود أعلى النهر الذي تضع فيه البطة المطاطية؛ والمُستقبل هو ما تصل إليه البطة المطاطية في نهاية النهر. يستدعي قسمٌ من الشيفرة البرمجية التوابع على المُرسل مع البيانات المراد إرسالها، والقسم الآخر يتحقق من وصول الرسالة في القسم المُستقبل. يمكن القول إن القناة قد أُغلقت إذا سقط أي من القسمين المُرسل أو المستقبل. سنعمل هنا على برنامج يحتوي على خيط واحد لتوليد القيم وإرسالها عبر القناة وخيط آخر سيستقبل القيم ويطبعها، وسنرسل قيمًا بسيطةً بين الخيوط باستخدام القناة وذلك بهدف توضيح هذه الميزة فقط، ويمكنك استخدام القناة -بعد أن نتعرف عليها جيدًا- على أي خيوط تحتاج لأن تتواصل مع بعضها بعضًا، مثل نظام محادثة أو نظام يكون فيه عدة خيوط تجري حسابات وإرسال هذه الأجزاء إلى خيط واحد يجّمع القيم. نُنشئ في الشيفرة 6 قناةً دون استخدامها. لاحظ أن الشيفرة البرمجية لن تُصرف بعد، لأن رست لا تستطيع معرفة ما هو نوع القيم التي نريد إرسالها عبر هذه القناة. اسم الملف: src/main.rs use std::sync::mpsc; fn main() { let (tx, rx) = mpsc::channel(); } الشيفرة 6: انشاء قناة وإسناد القسمين tx و rx إليها أنشأنا قناةً جديدةً باستخدام دالة mpsc::channel، ويعني الاختصار "mpsc" عدة منتجين multiple producer ومستهلك واحد single consumer. باختصار، طريقة تطبيق القنوات في مكتبة رست القياسية هي أن كل قناة تحتوي على عدة مُرسلين ينتجون القيم ولكن هناك مُستقبل واحد لاستهلاك تلك القيم. تخيّل عدة مجاري streams تلتقي في نهرٍ واحد كبير: أي سينتهي كل شيء يُرسل من المجاري في نهر واحد في النهاية. نبدأ بمنتج واحد وبعدها نضيف عدة منتجين بعد عمل هذا المثال. تُعيد الدالة mpsc::channel صفًا tuple، العنصر الأول هو طرف الإرسال (المُرسل) والعنصر الثاني هو طرف الاستقبال (المُستقبل)، وتُستخدم عادةً الاختصارات tx و rx في العديد من الحقول fields للمُرسل والمُستقبل على التوالي، لذا نُسمي متغيراتنا وفقًا لهذا الاصطلاح للدلالة على كل طرف. نستخدم التعليمة let بنمط pattern يدمّر هيكلية الصفوف، وسنتحدث عن استخدام الأنماط في تعليمة let وتدمير الهيكلية لاحقًا، ويكفي الآن معرفة أن استخدام تعليمة let هي الطريقة الأفضل لاستخراج أقسام من الصف المُعاد باستخدام mpsc::channel. لننقل الطرف المُرسل إلى خيط مُنشأ ولنجعله يرسل سلسلةً نصيةً لكي يتواصل الخيط المُنشأ مع الخيط الرئيسي كما هو موضح في الشيفرة 7. يُماثل هذا الأمر وضع بطة مطاطية أعلى النهر أو إرسال رسالة من خيط إلى آخر. اسم الملف: src/main.rs use std::sync::mpsc; use std::thread; fn main() { let (tx, rx) = mpsc::channel(); thread::spawn(move || { let val = String::from("hi"); tx.send(val).unwrap(); }); } الشيفرة 7: نقل tx إلى خيط مُنشأ وإرسال "hi" استخدمنا thread::spawn مجددًا لإنشاء خيط جديد، ثم استخدمنا move لنقل tx إلى مُغلّف closure بحيث يمتلك الخيط المُنشأ القيمة tx. يجب على الخيط المُنشأ أن يمتلك الطرف المُرسل لكي يستطيع إرسال رسائل عبر القناة، ولدى المرسل تابع send الذي يأخذ القيمة المُراد إرسالها، إذ يعيد التابع send قيمةً من النوع Result<T, E>‎، لذا إذا كان المُستقبل قد اُسقط وليس هناك مكان لإرسال القيمة، تعيد عملية الإرسال خطأً. استدعينا في هذا المثال unwrap ليهلع في حال الخطأ، ولكن يجب التعامل مع حالة الهلع في التطبيقات الحقيقية بطريقة مناسبة، راجع مقال الأخطاء والتعامل معها في لغة رست لمراجعة استراتيجيات التعامل المناسب مع الأخطاء. سنحصل في الشيفرة 8 على القيمة من المُستقبل في الخيط الأساسي، وتشابه هذه العملية استرجاع البطة المطاطية من نهاية النهر أو استقبال الرسالة. اسم الملف: src/main.rs use std::sync::mpsc; use std::thread; fn main() { let (tx, rx) = mpsc::channel(); thread::spawn(move || { let val = String::from("hi"); tx.send(val).unwrap(); }); let received = rx.recv().unwrap(); println!("Got: {}", received); } الشيفرة 8: استقبال القيمة "hi" في الخيط الأساسي وطباعتها للمستقبل تابعان مفيدان، هما recv و try_recv، استخدمنا recv -وهو اختصارٌ لكلمة استقبال receive- الذي يمنع تنفيذ الخيط الرئيسي وينتظر حتى تصل القيمة إلى نهاية القناة، ويعيد التابع recv بعد وصول القيمة إلى نهاية القناة القيمة ذاتها داخل النوع Result<T,E>‎، وعندما يُغلق المُرسل يعيد التابع recv خطأ للإشارة إلى أنه لا يوجد المزيد من القيم قادمة. لا يحجب التابع try_recv الخيط الرئيسي وإنما يعيد قيمةً من النوع Result<T,E>‎ مباشرةً، وتحتوي قيمة Ok رسالةً إذا كان هناك رسالة متوفرة وإلا فقيمة Err إذا لا يوجد أي رسائل هذه المرة. استخدام try_recv مفيدٌ إذا كان للخيط أعمالٌ أخرى لينفذها بينما ينتظر الرسائل، وبإمكاننا كتابة حلقة تستدعي try_recv بصورةٍ متكررة لتتعامل مع الرسائل في حال قدومها، أو تنفّذ أعمالًا أخرى قبل تحققها مجدداً. استخدمنا في مثالنا التابع recv لبساطته، وليس لدينا أي عمل آخر للخيط الرئيسي غير انتظار الرسائل، لذا فإن حجب الخيط الرئيس مناسب. عندما ننفذ الشيفرة البرمجية في الشيفرة 8 نلاحظ القيمة المطبوعة في الخيط الرئيسي: Got: hi هذا ممتاز! القنوات ونقل الملكية تلعب الملكية دورًا مهمًا في إرسال الرسائل لأنها تساعد في كتابة شيفرة آمنة ومتزامنة، إذ يتطلب منع الأخطاء في البرمجة المتزامنة الانتباه على الملكية ضمن برنامجك باستخدام لغة رست. لنكتب مثالًا يظهر كيف تعمل كل من القنوات والملكية لمنع المشاكل، وسنستخدم قيمة val في الخيط المُنشأ بعد أن أرسلناه عبر القناة. جرّب تصريف الشيفرة البرمجية في الشيفرة 9 لترى سبب كون هذه الشيفرة غير مسموحة. اسم الملف: src/main.rs use std::sync::mpsc; use std::thread; fn main() { let (tx, rx) = mpsc::channel(); thread::spawn(move || { let val = String::from("hi"); tx.send(val).unwrap(); println!("val is {}", val); }); let received = rx.recv().unwrap(); println!("Got: {}", received); } الشيفرة 9: محاولة استخدام val بعد إرسالها عبر القناة حاولنا هنا طباعة val بعد أن أرسلناها عبر القناة باستخدام tx.send، وسيكون السماح بذلك فكرةً سيئة، إذ يستطيع الخيط التعديل على القيمة أو إسقاطها بعد إرسالها عبره، ومن الممكن أن يسبّب تعديل الخيط الآخر أخطاءً أو قيمًا غير متوقعة أو بيانات غير موجودة، إلا أن رست تعطينا رسالة خطأ إذا جربنا تصريف الشيفرة البرمجية في الشيفرة 9. $ cargo run Compiling message-passing v0.1.0 (file:///projects/message-passing) error[E0382]: borrow of moved value: `val` --> src/main.rs:10:31 | 8 | let val = String::from("hi"); | --- move occurs because `val` has type `String`, which does not implement the `Copy` trait 9 | tx.send(val).unwrap(); | --- value moved here 10 | println!("val is {}", val); | ^^^ value borrowed here after move | = note: this error originates in the macro `$crate::format_args_nl` which comes from the expansion of the macro `println` (in Nightly builds, run with -Z macro-backtrace for more info) For more information about this error, try `rustc --explain E0382`. error: could not compile `message-passing` due to previous error حدث خطأ وقت التصريف نتيجة حدوث خطأ في التزامن. تأخذ دالة send ملكيتها من معاملاتها، وعندما تُنقل القيمة، يأخذ المستقبل ملكيتها، وهذا يمنعنا من استخدامها مرةً أخرى بعد إرسالها؛ وبالنتيجة يتحقق نظام الملكية من أن كل شيء على ما يرام. إرسال قيم متعددة مع انتظار المستقبِل استطعنا تصريف وتنفيذ الشيفرة 8، ولكن لم يظهر لنا أن خيطين مستقلين كانا يتكلمان مع بعضهما عبر القناة. أجرينا بعض التعديلات في الشيفرة 10 لنبين أن الشيفرة البرمجية في الشيفرة 8 تُنفَّذ بصورةٍ متزامنة. سيُرسل الخيط المُنشأ الآن عدة رسائل وسيتوقف لمدة ثانية بين كل رسالة. اسم الملف: src/main.rs use std::sync::mpsc; use std::thread; use std::time::Duration; fn main() { let (tx, rx) = mpsc::channel(); thread::spawn(move || { let vals = vec![ String::from("hi"), String::from("from"), String::from("the"), String::from("thread"), ]; for val in vals { tx.send(val).unwrap(); thread::sleep(Duration::from_secs(1)); } }); for received in rx { println!("Got: {}", received); } } الشيفرة 10: إرسال رسائل متعددة مع التوقف بين كل عملية إرسال للخيط المُنشأ هذه المرة شعاع vector من السلاسل النصية التي نريد إرسالها إلى الخيط الأساسي. نمرّ على السلاسل النصية ونرسلها بصورةٍ إفرادية ونتوقف بين كل واحدة وأخرى باستدعاء دالة thread::sleep مع قيمة Duration مساوية إلى 1 ثانية. لم نستدعِ في الخيط الأساسي الدالة recv صراحةً بل عاملنا rx مثل مكرّر iterator، إذ نطبع كل قيمة نستقبلها، وتنتهي عملية التكرار عندما تُغلق القناة. نلاحظ الخرج التالية عند تنفيذ الشيفرة البرمجية في الشيفرة 10 مع توقف لمدة ثانية بين كل سطر وآخر: Got: hi Got: from Got: the Got: thread يمكننا معرفة أن الخيط الأساسي ينتظر استلام القيم من الخيط المُنشأ لأنه ليس لدينا شيفرة تتوقف أو تتأخر في الحلقة for ضمن الخيط الأساسي. إنشاء عدة منتجين بواسطة نسخ المرسل قلنا سابقًا أن mpsc هو اختصار لعدة منتجين ومستهلك واحد، دعنا نستخدم mpsc للبناء على الشيفرة 10 وذلك لإنشاء خيوط متعددة ترسل كلها قيمًا المُستقبل ذاته، ونستطيع عمل ذلك بنسخ المُرسِل كما هو موضح في الشيفرة 11: اسم الملف: src/main.rs use std::sync::mpsc; use std::thread; use std::time::Duration; fn main() { // --snip-- let (tx, rx) = mpsc::channel(); let tx1 = tx.clone(); thread::spawn(move || { let vals = vec![ String::from("hi"), String::from("from"), String::from("the"), String::from("thread"), ]; for val in vals { tx1.send(val).unwrap(); thread::sleep(Duration::from_secs(1)); } }); thread::spawn(move || { let vals = vec![ String::from("more"), String::from("messages"), String::from("for"), String::from("you"), ]; for val in vals { tx.send(val).unwrap(); thread::sleep(Duration::from_secs(1)); } }); for received in rx { println!("Got: {}", received); } // --snip-- } الشيفرة 11: إرسال عدّة رسائل من عدّة منتجين نستدعي هذه المرة clone على المُرسِل قبل إنشاء أول خيط، وسيمنحنا ذلك مُرسلًا جديدًا يمكننا تمريره إلى الخيط المُنشأ الأول، ثم نمرر المُرسل الأصلي إلى الخيط المنشأ الثاني، وهذا يعطينا خيطين يرسل كل منهما رسالة مختلفة إلى مستقبل واحد. يجب أن يكون الخرج كما يلي عندما ننفذ الشيفرة السابقة: Got: hi Got: more Got: from Got: messages Got: for Got: the Got: thread Got: you قد تجد القيم بترتيب مختلف حسب نظامك، وهذا ما يجعل التزامن مثيرًا للاهتمام وصعبًا في الوقت ذاته، وإذا حاولت تجربة التزامن باستخدام thread::sleep بإعطائه قيمًا مختلفة على خيوط مختلفة، فكل تنفيذ سيكون غير محدد أكثر، مما يعطيك خرج مختلف في كل مرة. الآن وبعد تعلمنا كيفية عمل القنوات سنتعلم في المقالات التالية نوعًا آخرًا من التزامن. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Fearless Concurrency من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا: المقال السابق: استخدام الخيوط Threads لتنفيذ شيفرات رست بصورة متزامنة آنيًا الأخطاء والتعامل معها في لغة رست Rust استخدام الهياكل structs لتنظيم البيانات في لغة رست Rust الحزم packages والوحدات المصرفة crates في لغة رست Rust

بعد أن تطرّقنا إلى كيفية التعامل مع أداة غيت ومفاهيمه الأساسية وأهمية استخدامه في مشاريع بايثون والمشاريع البرمجة عمومًا في المقالين السابقين فهم نظام التحكم بالإصدارات Git وأهمية استخدامه في مشاريع بايثون ومقال حفظ التغييرات وعرضها باستخدام غيت Git في مشاريع بايثون، نتابع في هذا المقال بعض الأمور الأكثر تقدمًا في غيت مثل التراجع عن الإيداع وإيجاد الفرق بين ملفات الإصدارات المختلفة ورفع شيفرة مشروعك المصدرية إلى مستودع بعيد على الإنترنت باستخدام منصة غيت هب GitHub. حذف ملفات من مستودع إذا لم تعد بحاجة لغيت لتتبع الملف، فلا يمكنك ببساطة حذف الملف من نظام الملفات، إذ يجب عليك حذفه من خلال غيت باستخدام الأمر git rm، الذي يخبر غيت أيضًا بإلغاء تتبع الملف. للتمرن على ذلك، نفذ الأمر التالي لإنشاء ملف صغير يسمى deleteme.txt يحتوي النص "Test file": echo "Test file"> deleteme.txt ثم أودعه في المستودع عن طريق تنفيذ الأوامر التالية: C:\Users\Al\wizcoin>echo "Test file" > deleteme.txt C:\Users\Al\wizcoin>git add deleteme.txt C:\Users\Al\wizcoin>git commit -m "Adding a file to test Git deletion." [master 441556a] Adding a file to test Git deletion. 1 file changed, 1 insertion(+) create mode 100644 deleteme.txt C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master nothing to commit, working tree clean لا تحذف الملف باستخدام الأمر del في نظام التشغيل ويندوز، أو الأمر rm في نظامي ماك macOS ولينكس Linux، وإذا نفذت ذلك، يمكنك تنفيذ ‎git restore <filename>‎ لاستعادته أو ببساطة الاستمرار في الأمر git rm لإزالته من المستودع، واستخدم بدلًا من ذلك الأمر git rm لحذف ملف deleteme.txt وإدراجه كما يوضح هذا المثال: C:\Users\Al\wizcoin>git rm deleteme.txt rm deleteme.txt' يحذف الأمر git rm الملف من نسخة العمل الخاصة بك، لكنك لم تنته بعد. يُدرج الأمر git rm الملف، مثل git add، وتحتاج إلى تنفيذ حذف الملف تمامًا مثل أي تغيير آخر: C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master Changes to be committed: 1 (use "git reset HEAD <file>..." to unstage) deleted: deleteme.txt C:\Users\Al\wizcoin>git commit -m "Deleting deleteme.txt from the repo to finish the deletion test." [master 369de78] Deleting deleteme.txt from the repo to finish the deletion test. 1 file changed, 1 deletion(-) delete mode 100644 deleteme.txt C:\Users\Al\Desktop\wizcoin>git status On branch master nothing to commit, working tree clean على الرغم من أنك حذفت deleteme.txt من نسخة العمل الخاصة بك، إلا أنها لا تزال موجودة في محفوظات المستودع. يصف قسم "استرداد التغييرات القديمة" لاحقًا في هذه المقالة كيفية استرداد ملف محذوف أو التراجع عن تغيير. يعمل الأمر git rm فقط على الملفات الموجودة في حالة الإيداع، دون أي تعديلات. بخلاف ذلك، يطلب منك غيت إيداع التغييرات أو التراجع عنها باستخدام الأمر git reset HEAD <filename>‎‎‎، ويذكّرك خرج git status بهذا الأمر في السطر 1. يمنعك هذا الإجراء من حذف التغييرات غير المودعة بها عن طريق الخطأ. إعادة تسمية ونقل الملفات في المستودع على غرار حذف ملف، لا ينبغي عليك إعادة تسمية ملف موجود في المستودع أو نقله إلا إذا كنت تستخدم غيت، وإذا حاولت فعل ذلك دون استخدام غيت، سيعتقد أنك حذفت ملفًا ثم أنشأت ملفًا جديدًا يحتوي على نفس المحتوى. بدلًا من ذلك، استخدم الأمر git mv متبوعًا بالأمر git commit. دعنا نعيد تسمية الملف README.md إلى README.txt عن طريق تنفيذ الأوامر التالية: C:\Users\Al\wizcoin>git mv README.md README.txt C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master Changes to be committed: (use "git reset HEAD <file>..." to unstage) renamed: README.md -> README.txt C:\Users\Al\wizcoin>git commit -m "Testing the renaming of files in Git." [master 3fee6a6] Testing the renaming of files in Git. 1 file changed, 0 insertions(+), 0 deletions(-) rename README.md => README.txt (100%) بهذه الطريقة، يتضمن تاريخ التغييرات المُجراة على الملف README.txt أيضًا تاريخ README.md. يمكننا أيضًا استخدام الأمر git mv لنقل ملف إلى مجلد جديد. أدخل الأوامر التالية لإنشاء مجلد جديد يدعى movetest وانقل الملف README.txt إليه: C:\Users\Al\wizcoin>mkdir movetest C:\Users\Al\wizcoin>git mv README.txt movetest/README.txt C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master Changes to be committed: (use "git reset HEAD <file>..." to unstage) renamed: README.txt -> movetest/README.txt C:\Users\Al\wizcoin>git commit -m "Testing the moving of files in Git." [master 3ed22ed] Testing the moving of files in Git. 1 file changed, 0 insertions(+), 0 deletions(-) rename README.txt => movetest/README.txt (100%) يمكنك أيضًا إعادة تسمية ملف ونقله في الوقت نفسه عن طريق إدخال اسم وموقع جديدين في الأمر git mv. دعنا نعيد الملف README.txt إلى مكانه الأصلي في جذر مجلد المشروع ونمنحه اسمه الأصلي: C:\Users\Al\wizcoin>git mv movetest/README.txt README.md C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master Changes to be committed: (use "git reset HEAD <file>..." to unstage) renamed: movetest/README.txt -> README.md C:\Users\Al\wizcoin>git commit -m "Moving the README file back to its original place and name." [master 962a8ba] Moving the README file back to its original place and name. 1 file changed, 0 insertions(+), 0 deletions(-) rename movetest/README.txt => README.md (100%) لاحظ أنه على الرغم من عودة الملف README.md إلى مجلده الأصلي واسمه الأصلي، يتذكر مستودع غيت التنقلات وتغييرات الاسم. يمكنك رؤية هذا السجل باستخدام الأمر git log، الموضح في القسم التالي. عرض سجل الإيداع يُخرج الأمر git log قائمة بجميع الإيداعات: C:\Users\Al\wizcoin>git log commit 962a8baa29e452c74d40075d92b00897b02668fb (HEAD -> master) Author: Al Sweigart <al@inventwithpython.com> Date: Wed Sep 1 10:38:23 2021 -0700 Moving the README file back to its original place and name. commit 3ed22ed7ae26220bbd4c4f6bc52f4700dbb7c1f1 Author: Al Sweigart <al@inventwithpython.com> Date: Wed Sep 1 10:36:29 2021 -0700 Testing the moving of files in Git. --snip— يمكن لهذا الأمر عرض نص طويل، وإذا كان السجل أكبر من النافذة الطرفية، فيمكنك التنقل لأعلى أو لأسفل باستخدام مفتاحي الأسهم للأعلى والأسفل، وللخروج اضغط على الزر q. إذا كنت ترغب بإستعادة ملفاتك إلى إيداع أقدم من آخر إيداع، فأنت بحاجة أولًا إلى العثور على قيمة التعمية الخاصة بالإيداع commit hash، وهي سلسلة مكونة من 40 حرفًا من الأرقام بنظام العد الست عشري (تتكون من الأرقام والأحرف من A إلى F)، التي تعمل بمثابة معرّف فريد للإيداع. على سبيل المثال، قيمة التعمية الكاملة لأحدث إيداع في المستودع الخاص بنا هي: 962a8baa29e452c74d40075d92b00897b02668fb لكن من الشائع استخدام أول سبعة أرقام فقط: 962a8ba. بمرور الوقت، يمكن أن يصبح السجل طويلًا جدًا، ولذلك يجزِّء الأمر ‎--oneline الخرج إلى قيمة تعمية مختصرة للإيداعات، إضافةً إلى السطر الأول من كل رسالة إيداع. أدخل git log --oneline في سطر الأوامر: C:\Users\Al\wizcoin>git log --oneline 962a8ba (HEAD -> master) Moving the README file back to its original place and name. 3ed22ed Testing the moving of files in Git. 15734e5 Deleting deleteme.txt from the repo to finish the deletion test. 441556a Adding a file to test Git deletion. 2a4c5b8 Added example code to README.md e1ae3a3 An initial add of the project files. إذا كان السجل لا يزال طويلًا جدًا، فيمكنك استخدام ‎-n لتقييد الخرج إلى أحدث عملية إيداع. حاول إدخال git log --oneline -n 3 لعرض الإيداعات الثلاثة الأخيرة فقط: C:\Users\Al\wizcoin>git log --oneline -n 3 962a8ba (HEAD -> master) Moving the README file back to its original place and name. 3ed22ed Testing the moving of files in Git. 15734e5 Deleting deleteme.txt from the repo to finish the deletion test. يمكنك تنفيذ الأمر git show <hash>: <filename>‎‎‎ لعرض محتويات الملف كما كانت في إيداع معين، إلا أن أدوات واجهة المستخدم الرسومية لغيت ستوفر واجهةً أكثر ملاءمة لفحص سجل المستودع مقارنةً بما توفره أداة سطر الأوامر لغيت. استعادة التغييرات القديمة لنفترض أنك تريد العمل مع إصدار سابق من الشيفرة المصدرية لأنك أدخلت خطأً، أو ربما حذفت ملفًا عن طريق الخطأ. يتيح لك نظام التحكم في الإصدار التراجع عن نسخة العمل الخاصة بك أو استعادتها rollback إلى محتوى إيداع سابق، ويعتمد الأمر الذي ستستخدمه على حالة الملفات في نسخة الشيفرة المصدرية التي تعمل عليها. ضع في الحسبان أن أنظمة التحكم في الإصدار تضيف المعلومات فقط، فحتى عند حذف ملف من المستودع، سيتذكر غيت الملف حتى تتمكن من استعادته لاحقًا. يؤدي التراجع عن تغيير في الواقع إلى إضافة تغيير جديد يعيد محتوى الملف إلى حالته في الإيداع السابق. ستجد معلومات مفصلة عن أنواع مختلفة من التراجع في المقال التراجع عن التعديلات في Git والمقال How to undo (almost) anything with Git من GitHub. التراجع عن التغييرات المحلية غير المودعة إذا أجريت تغييرات غير مودعة على ملف ولكنك تريد إعادته إلى الإصدار في آخر إيداع، فيمكنك تنفيذ الأمر git restore <filename>‎. في المثال التالي، نعدّل ملف README.md دون إدراج التعديل أو إيداعه: C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master Changes not staged for commit: (use "git add <file>..." to update what will be committed) (use "git restore <file>..." to discard changes in working directory) modified: README.md no changes added to commit (use "git add" and/or "git commit -a") C:\Users\Al\wizcoin>git restore README.md C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master Your branch is up to date with 'origin/master'. nothing to commit, working tree clean يعود محتوى README.md إلى محتوى الإيداع الأخير بعد تنفيذ الأمر restore README.md، ويعد هذا التراجع فعالًا عن التغييرات التي أجريتها على الملف (ولكن لم تُدرج أو تُودع بعد). كن حذرًا، إذ لا يمكنك التراجع عن التراجع لاستعادة التغييرات. يمكنك أيضًا تنفيذ git checkout .‎ للتراجع عن جميع التغييرات التي أجريتها على كل ملف في نسخة العمل الخاصة بك. التراجع عن إدراج ملف مدرج إذا كنت قد أدرجت ملفًا معدلًا عن طريق تنفيذ الأمر git add عليه، ولكنك بت الآن ترغب في إزالته من الإدراج حتى لا يتم تضمينه في الإيداع التالي، فعليك في هذه الحالة أن تنفّذ git restore --staged <filename>‎‎‎ لإلغاء إدراجه: C:\Users\Al>git restore --staged README.md Unstaged changes after reset: M spam.txt يظل الملف README.md معدلًا كما كان قبل أن يُدرج الأمر git add الملف، إلا أن الملف لم يعد في الحالة المُدرجة. التراجع عن أحدث الإيداعات لنفترض إنشائك لعدة إيداعات غير مفيدة وتريد البدء من جديد من إيداع سابق. للتراجع عن عدد محدد من أحدث إيداعات، على سبيل المثال، ثلاثة، استخدم الأمر git revert -n HEAD ~ 3..HEAD. يمكنك استبدال 3 بأي عدد من الإيداعات. على سبيل المثال، لنفترض أنك تتبعت التغييرات على رواية غامضة كنت تكتبها ولديك سجل غيت التالي لجميع إيداعاتك ورسائل إيداعاتك. C:\Users\Al\novel>git log --oneline de24642 (HEAD -> master) Changed the setting to outer space. 2be4163 Added a whacky sidekick. 97c655e Renamed the detective to 'Snuggles'. 8aa5222 Added an exciting plot twist. 2590860 Finished chapter 1. 2dece36 Started my novel. قررت لاحقًا أنك تريد البدء من جديد في عملية التطوير بدءًا من الإيداع رقم 8aa5222، وهذا يعني أنه يجب عليك التراجع عن التغييرات من عمليات التنفيذ الثلاثة الأخيرة: de24642 و 2be4163 و 97c655e. نفّذ الأمر التالي للتراجع عن هذه التغييرات: git revert -n HEAD ~ 3..HEAD ثم نفذ الأمر git add .‎ و git commit -m "<commit message>‎‎‎"‎ لتطبيق هذا المحتوى، تمامًا كما تفعل مع أي تغيير آخر: C:\Users\Al\novel>git revert -n HEAD~3..HEAD C:\Users\Al\novel>git add . C:\Users\Al\novel>git commit -m "Starting over from the plot twist." [master faec20e] Starting over from the plot twist. 1 file changed, 34 deletions(-) C:\Users\Al\novel>git log --oneline faec20e (HEAD -> master) Starting over from the plot twist. de24642 Changed the setting to outer space. 2be4163 Added a whacky sidekick. 97c655e Renamed the detective to 'Snuggles'. 8aa5222 Added an exciting plot twist. 2590860 Finished chapter 1. 2dece36 Started my novel. تضيف مستودعات غيت عادةً المعلومات فقط، لذا فإن التراجع عن هذه الإيداعات لا يزال يتركها في سجل الإيداع. إذا أردت في أي وقت التراجع عن هذا "التراجع"، يمكنك التراجع عنه باستخدام git revert مرةً أخرى. التراجع إلى إيداع محدد لملف واحد نظرًا لأن الإيداعات تلتقط حالة المستودع كاملًا بدلًا من الملفات الفردية، فستحتاج إلى أمر مختلف إذا كنت تريد التراجع عن التغييرات لملف واحد. على سبيل المثال، لنفترض وجود مستودع غيت لمشروع برمجي صغير، وأنشأنا ملف eggs.py وأضفنا الدالة spam()‎ و fish()‎، ثم أعدنا تسمية fish()‎ إلى cheese()‎. سيبدو سجل المستودع كما يلي: C:\Users\Al\myproject>git log --oneline 895d220 (HEAD -> master) Adding email support to cheese(). df617da Renaming fish() to cheese(). ef1e4bb Refactoring fish(). ac27c9e Adding fish() function. 009b7c0 Adding better documentation to spam(). 0657588 Creating spam() function. d811971 Initial add. لكننا قررنا أنه نريد إعادة الملف إلى قبل إضافة fish()‎ دون تغيير أي ملفات أخرى في المستودع. يمكننا هنا استخدام الأمر الآتي: git show <hash>: <filename>‎‎‎ لعرض هذا الملف كما كان بعد إيداع معين. سيبدو الأمر على النحو التالي: C:\Users\Al\myproject>git show 009b7c0:eggs.py <contents of eggs.py as it was at the 009b7c0 commit> يمكننا ضبط محتويات eggs.py باستخدام git checkout <hash> - <filename>‎‎‎ على هذا الإصدار وإيداع الملف الذي تغيّر كما هو معتاد. يغيّر الأمر git checkout نسخة العمل فقط. ما زلت بحاجة إلى تنظيم وإيداع هذه التغييرات مثل أي تغيير آخر: C:\Users\Al\myproject>git checkout 009b7c0 -- eggs.py C:\Users\Al\myproject>git add eggs.py C:\Users\Al\myproject>git commit -m "Rolled back eggs.py to 009b7c0" [master d41e595] Rolled back eggs.py to 009b7c0 1 file changed, 47 deletions(-) C:\Users\Al\myproject>git log --oneline d41e595 (HEAD -> master) Rolled back eggs.py to 009b7c0 895d220 Adding email support to cheese(). df617da Renaming bacon() to cheese(). ef1e4bb Refactoring bacon(). ac27c9e Adding bacon() function. 009b7c0 Adding better documentation to spam(). 0657588 Creating spam() function. d811971 Initial add. جرى التراجع عن ملف eggs.py، وبقي المستودع كما هو. إعادة كتابة تاريخ الإيداع إذا كنت قد أودعت ملفًا يحتوي على معلومات حساسة عن طريق الخطأ، مثل كلمات المرور أو مفاتيح واجهة برمجة التطبيقات أو أرقام بطاقات الائتمان، فلا يكفي تعديل هذه المعلومات وإجراء إيداع جديد. يمكن لأي شخص لديه حق الوصول إلى المستودع، سواء على حاسوبك أو عن بُعد، الرجوع إلى الإيداع الذي يتضمن هذه المعلومات. في الواقع، تعد إزالة هذه المعلومات من المستودع الخاص بك بحيث لا يمكن استردادها أمرًا صعبًا ولكنه ممكن، الخطوات الدقيقة لفعل ذلك هي خارج نطاق هذه السلسلة، ولكن يمكنك استخدام أمر git filter-Branch أو -الخيار الأفضل- أداة BFG Repo-Cleaner. يمكنك أن تقرأ عن كليهما على Removing sensitive data from a repository. أسهل إجراء وقائي لهذه المشكلة هو أن يكون لديك ملف secrets.txt أو secret.py أو ملف يحمل اسمًا مشابهًا تضع فيه معلومات حساسة وخاصة وتضيفها إلى "‎.gitignore" حتى لا تودعها أبدًا عن طريق الخطأ في المستودع. يمكن لبرنامجك قراءة هذا الملف والحصول على المعلومات الحساسة بدلًا من أن تكون موجودة مباشرةً في شيفرة المصدر الخاص به. منصة غيت هب GitHub وأمر git push على الرغم من أن مستودع غيت يمكن أن يوجد كاملًا على حاسوبك، إلا أن العديد من مواقع الويب المجانية يمكنها استضافة نسخ من المستودع عبر الإنترنت، مما يتيح للآخرين تحميل مشاريعك بسهولة والمساهمة فيها. غيت هب هو أكبر هذه المواقع، إذا احتفظت بنسخة من مشروعك عبر الإنترنت، فيمكن للآخرين إضافة الشيفرة إلى الشيفرة البرمجية الخاصة بك، حتى إذا كان الكمبيوتر الذي تعمل عليه مطفئًا. تعمل هذه النسخة أيضًا بمثابة نسخة احتياطية فعالة. ملاحظة: على الرغم من أن المصطلحات يمكن أن تسبب ارتباكًا، إلا أن غيت هو برنامج للتحكم في الإصدار يحتفظ بمستودع ويتضمن الأمر git، بينما غيت هب GitHub هو موقع ويب يستضيف مستودعات غيت عبر الإنترنت. انتقل إلى https://github.com وسجّل للحصول على حساب مجاني. انقر من صفحة غيت هب الرئيسية أو من نافذة المستودعات بصفحة ملفك الشخصي على زر جديد New لبدء مشروع جديد. أدخل wizcoin اسمًا للمستودع ووصف المشروع ذاته الذي قدمناه لأداة Cookiecutter سابقًا في "استخدام Cookiecutter لإنشاء مشاريع Python جديدة" في الصفحة 200، كما هو موضح في الشكل 6. حدّد المستودع على أنه عام Public وألغِ تحديد خانة إنشاء ملف اقرأني لهذا المستودع README Initialize this repository with a README باستخدام مربع الاختيار، لأننا سنستورد مستودعًا موجودًا. ثم انقر فوق إنشاء مستودع Create repository. تشبه هذه الخطوات فعليًا تنفيذ git init على موقع غيت هب. ستجد صفحة الويب الخاصة بمستودعاتك علىhttps://github.com/<username>/<repo_name> ‎‎‎. يُستضاف في هذه الحالة مستودع wizcoin على https://github.com/asweigart/wizcoin. إضافة مستودع موجود إلى غيت هب لإضافة مستودع موجود من سطر الأوامر، أدخل ما يلي: C:\Users\Al\wizcoin>git remote add origin https://github.com/<github_username>/wizcoin.git C:\Users\Al\wizcoin>git push -u origin master Username for 'https://github.com': <github_username> Password for 'https://<github_username>@github.com': <github_password> Counting objects: 3, done. Writing objects: 100% (3/3), 213 bytes | 106.00 KiB/s, done. Total 3 (delta 0), reused 0 (delta 0) To https://github.com/<your github>/wizcoin.git * [new branch] master -> master Branch 'master' set up to track remote branch 'master' from 'origin'. يضيف الأمر التالي غيت هب كأنه مستودع بعيد remote يتوافق مع المستودع المحلي الخاص بك: git remote add origin https://github.com/<github_username>‎‎‎/wizcoin.git ثم تُضيف أي إيداعات أجريتها في المستودع المحلي الخاص بك إلى المستودع البعيد باستخدام الأمر التالي: git push -u origin master يمكنك بعد هذه الإضافة الأولى إضافة جميع الإيداعات المستقبلية من المستودع المحلي الخاص بك ببساطة عن طريق تنفيذ git push. تُعد إضافة إيداعاتك إلى غيت هب بعد كل إيداع فكرة جيدة للتأكد من تحديث المستودع عن بُعد على غيت هب مع المستودع المحلي الخاص بك، ولكن الأمر ليس ضروريًا. من الممكن أيضًا فعل العكس: إنشاء مستودع جديد على غيت هب واستنساخه clone على حاسوبك. أنشئ مستودعًا جديدًا على موقع غيت هب، ولكن هذه المرة، حدّد خانة أنشئ ملف اقرأني لهذا المستودع README Initialize this repository with a README باستخدام مربع الاختيار. لاستنساخ هذا المستودع إلى حاسوبك، انتقل إلى صفحة المستودع على غيت هب وانقر على زر استنساخ أو تنزيل download لفتح نافذة يجب أن يبدو عنوان URL الخاص بها مثل https://github.com/<github_username>/wizcoin.git. استخدم عنوان URL لملف المستودع الخاص بك مع الأمر git clone لتنزيله على حاسوبك: C:\Users\Al>‎‎‎git clone https://github.com/<github_username>‎‎‎/wizcoin.git Cloning into 'wizcoin'... remote: Enumerating objects: 5, done. remote: Counting objects: 100% (5/5), done. remote: Compressing objects: 100% (3/3), done. remote: Total 5 (delta 0), reused 5 (delta 0), pack-reused 0 Unpacking objects: 100% (5/5), done. يمكنك الآن إيداع وادراج التغييرات باستخدام مستودع غيت تمامًا كما لو كنت قد نفذت git init لإنشاء المستودع. يُعد الأمر git clone مفيدًا أيضًا في حال دخول المستودع المحلي إلى حالة لا تعرف كيفية التراجع عنها. على الرغم من أنه ليس مثاليًا، يمكنك دائمًا حفظ نسخة من الملفات في مسار العمل الخاص بك، وحذف المستودع المحلي، واستخدام git clone لإعادة إنشاء المستودع. يحدث هذا السيناريو في كثير من الأحيان، حتى لمطوري البرامج ذوي الخبرة، وهو أساس النكتة الموجودة على xkcd.com. الخلاصة غيت هي أداة شاملة بها العديد من الميزات، وهذا الفصل يغطي فقط أساسيات نظام التحكم في الإصدارات. تتوفر لك العديد من الموارد لمعرفة المزيد حول ميزات غيت المتقدمة. لمزيد من المصادر حول أداة غبت Git، راجع قسم Git في أكاديمية حسوب ففيه عشرات المقالات المفيدة، وإن أردت التعمق أكثر، فنوصي بكتابين مجانيين يمكنك العثور عليهما عبر الإنترنت: Pro Git من تأليف سكوت شاركون Scott Charcon وكتاب Version Control by Example بواسطة اريك سينك Eric Sink . ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Organizing Your Code Projects With Git من كتاب Beyond the Basic Stuff with Python. اقرأ أيضًا المقال السابق: حفظ التغييرات وعرضها باستخدام غيت Git في مشاريع بايثون فهم نظام التحكم بالإصدارات Git وأهمية استخدامه في مشاريع بايثون بدء العمل مع نظام إدارة الإصدارات جيت Git مدخل إلى نظام التحكم في النسخ Git

تُنفّذ شيفرة البرنامج في معظم أنظمة التشغيل الحالية ضمن عملية process ويُدير نظام التشغيل عمليات متعددة في وقت واحد، يمكنك أيضًا العثور على أجزاء مستقلة تعمل بصورةٍ متزامنة داخل البرنامج، وتسمى الميّزات التي تنفّذ هذه الأجزاء المستقلة بالخيوط threads، على سبيل المثال يمكن أن يحتوي خادم الويب web server على خيوط متعددة بحيث يمكنه أن يستجيب لأكثر من طلب واحد في نفس الوقت. يمكن أن يؤدي تجزئة عمليات الحساب في برنامجك إلى خيوط متعددة لتنفيذ مهام متعددة في نفس الوقت إلى تحسين الأداء ولكنه يضيف تعقيدًا إضافيًا أيضًا. لا يوجد ضمان حول الترتيب الذي ستُنفَّذ فيه أجزاء من شيفرتك البرمجية في الخيوط المختلفة، وذلك بسبب إمكانية تنفيذ الخيوط بصورةٍ متزامنة، ويمكن لهذا أن يؤدي إلى مشاكل مثل: حالات التسابق race conditions، إذ يمكن للخيوط الوصول للبيانات أو المصادر بترتيب غير مضبوط. أقفال ميتة deadlocks، وهي الحالة التي ينتظر فيها الخيطان بعضهما بعضًا مما يمنع كلا الخيطين من الاستمرار. الأخطاء التي تحدث فقط في حالات معينة وتكون صعبة الحدوث دومًا والإصلاح بصورةٍ موثوقة. تحاول لغة رست التخفيف من الآثار السلبية لاستخدام الخيوط ولكن لا تزال البرمجة في سياق متعدد الخيوط تتطلّب تفكيرًا حذرًا ويتطلب هيكل شيفرة برمجية مختلف عن ذلك الموجود في البرامج المنفذة في خيط مفرد. تُنفّذ لغات البرمجة الخيوط بطرق مختلفة عن بعضها البعض، وتوفر العديد من أنظمة التشغيل واجهة برمجية يمكن للغة أن تستدعيها لإنشاء خيوط جديدة. تستخدم مكتبة رست القياسية نموذج 1:1 لتنفيذ الخيط، إذ يستخدم البرنامج خيط نظام تشغيل واحد لكل خيط لغة. هناك وحدات مصرفة تنفذ نماذج أخرى للخيوط لتقديم مقايضات مختلفة عن نموذج 1:1. إنشاء خيط جديد باستخدام spawn نستدعي الدالة thread::spawn لإنشاء خيط جديد ونمرر لها مغلَّف closure يحتوي على الشيفرة التي نريد أن ننفذها في الخيط الجديد (تحدثنا عن المغلفات سابقًا في المقال المغلفات closures في لغة رست). يطبع المثال في الشيفرة 1 نصًا ما من خيط رئيسي ونص آخر من خيط جديد: اسم الملف: src/main.rs use std::thread; use std::time::Duration; fn main() { thread::spawn(|| { for i in 1..10 { println!("hi number {} from the spawned thread!", i); thread::sleep(Duration::from_millis(1)); } }); for i in 1..5 { println!("hi number {} from the main thread!", i); thread::sleep(Duration::from_millis(1)); } } الشيفرة 1: إنشاء خيط جديد لطباعة شيء ما بينما يطبع الخيط الرئيسي شيئًا آخر لاحظ أنه عندما يكتمل الخيط الرئيسي لبرنامج رست، تُغلَق كل الخيوط المُنشأة بغض النظر إذا أنهت التنفيذ أم لا، ويمكن لخرج هذا البرنامج أن يكون مختلفًا في كل مرة ولكنه سيكون مشابهًا لما يلي: hi number 1 from the main thread! hi number 1 from the spawned thread! hi number 2 from the main thread! hi number 2 from the spawned thread! hi number 3 from the main thread! hi number 3 from the spawned thread! hi number 4 from the main thread! hi number 4 from the spawned thread! hi number 5 from the spawned thread! تؤدي استدعاءات thread::sleep إلى إجبار الخيط على إيقاف تنفيذه لمدة قصيرة مما يسمح بتشغيل خيوط مختلفة، ومن المحتمل أن تتناوب الخيوط ولكن هذا الأمر غير مضمون الحدوث، إذ يعتمد ذلك على كيفية جدولة نظام التشغيل الخاص للخيوط. يُطبع في التنفيذ السابق الخيط الرئيسي أولًا على الرغم من ظهور عبارة الطباعة من الخيط الذي أُنشئ أولًا في الشيفرة البرمجية، وعلى الرغم من أننا أخبرنا الخيط المُنشأ أن يطبع حتى تصبح i مساوية للقيمة 9 إلا أنه وصل إلى 5 فقط قبل إغلاق الخيط الرئيسي. إذا نفَّذت هذه الشيفرة ورأيت فقط المخرجات من الخيط الرئيسي أو لم ترَ أي تداخل، فحاول زيادة الأرقام في المجالات لإنشاء المزيد من الفرص لنظام التشغيل للتبديل بين الخيوط. انتظار انتهاء كل الخيوط بضم المقابض Handles عن طريق join لا توقف الشيفرة البرمجية الموجودة في الشيفرة 1 الخيط المُنتَج قبل الأوان في معظم الأوقات بسبب انتهاء الخيط الرئيسي، وإنما بسبب عدم وجود ضمان على الترتيب الذي تُنفَّذ به الخيوط، إذ لا يمكننا أيضًا ضمان أن الخيط المُنتَج سيُنفذ إطلاقًا. يمكننا إصلاح مشكلة عدم تشغيل الخيط الناتج spawned أو انتهائه قبل الأوان عن طريق حفظ قيمة إرجاع thread::spawn في متغير، إذ يكون النوع المُعاد من thread::spawn هو JoinHandle؛ الذي يمثّل قيمةً مملوكةً، بحيث عندما نستدعي التابع join عليها ستنتظر حتى ينتهي الخيط الخاص بها. تُظهر الشيفرة 2 كيفية استعمال JoinHandle الخاص بالخيط التي أنشأناه في الشيفرة 1 واستدعاء join للتأكد من انتهاء الخيط المنتج قبل الخروج من الدالة main: اسم الملف: src/main.rs use std::thread; use std::time::Duration; fn main() { let handle = thread::spawn(|| { for i in 1..10 { println!("hi number {} from the spawned thread!", i); thread::sleep(Duration::from_millis(1)); } }); for i in 1..5 { println!("hi number {} from the main thread!", i); thread::sleep(Duration::from_millis(1)); } handle.join().unwrap(); } الشيفرة 2: حفظ JoinHandle من thread::spawn لضمان تنفيذ الخيط لحين الاكتمال يؤدي استدعاء join على المقبض handle إلى إيقاف تنفيذ الخيط الجاري حتى ينتهي الخيط الذي يمثله المقبض، ويعني إيقاف تنفيذ blocking الخيط أن الخيط ممنوع من أداء العمل أو الخروج منه. يجب أن ينتج تنفيذ الشيفرة 2 خرجًا مشابهًا لما يلي لأننا وضعنا استدعاء join بعد حلقة الخيط الرئيسي for: hi number 1 from the main thread! hi number 2 from the main thread! hi number 1 from the spawned thread! hi number 3 from the main thread! hi number 2 from the spawned thread! hi number 4 from the main thread! hi number 3 from the spawned thread! hi number 4 from the spawned thread! hi number 5 from the spawned thread! hi number 6 from the spawned thread! hi number 7 from the spawned thread! hi number 8 from the spawned thread! hi number 9 from the spawned thread! يستمرّ الخيطان بالتناوب، وينتظر الخيط الرئيسي بسبب استدعاء ()handle.join، ولا ينتهي حتى ينتهي الخيط الناتج. دعنا نرى ما سيحدث عندما ننقل ()handle.join إلى ما قبل حلقة for في main على النحو التالي: اسم الملف: src/main.rs use std::thread; use std::time::Duration; fn main() { let handle = thread::spawn(|| { for i in 1..10 { println!("hi number {} from the spawned thread!", i); thread::sleep(Duration::from_millis(1)); } }); handle.join().unwrap(); for i in 1..5 { println!("hi number {} from the main thread!", i); thread::sleep(Duration::from_millis(1)); } } سينتظر الخيط الرئيسي انتهاء الخيط الناتج، ثم سينفّذ الحلقة for الخاصة به لذلك لن تتداخل المخرجات بعد الآن كما هو موضح هنا: hi number 1 from the spawned thread! hi number 2 from the spawned thread! hi number 3 from the spawned thread! hi number 4 from the spawned thread! hi number 5 from the spawned thread! hi number 6 from the spawned thread! hi number 7 from the spawned thread! hi number 8 from the spawned thread! hi number 9 from the spawned thread! hi number 1 from the main thread! hi number 2 from the main thread! hi number 3 from the main thread! hi number 4 from the main thread! يمكن أن تؤثر التفاصيل الصغيرة على ما إذا كانت الخيوط الخاصة بك تُنفَّذ في نفس الوقت أم لا مثل استدعاء join. استعمال مغلفات move مع الخيوط نستخدم غالبًا الكلمة المفتاحية move مع المغلفات التي تُمرَّر إلى thread::spawn وذلك لأن المغلف سيأخذ بعد ذلك ملكية القيم التي يستخدمها من البيئة وبالتالي تُنقل ملكية هذه القيم من خيط إلى آخر، ناقشنا سابقًا في فقرة "الحصول على المعلومات من البيئة باستخدام المغلفات" من مقال المغلفات closures في لغة رست الكلمة المفتاحية move في سياق المغلفات، إلا أننا سنركز الآن أكثر على التفاعل بين move و thread::spawn. لاحظ في الشيفرة 1 أن المغلف الذي نمرّره إلى thread::spawn لا يأخذ أي وسطاء arguments، إذ أننا لا نستخدم أي بيانات من الخيط الرئيسي في شيفرة الخيط المنتج، ولاستخدام البيانات من الخيط الرئيسي في الخيط المُنتج يجب أن يحصل مغلّف الخيط الناتج على القيم التي يحتاجها. تُظهر الشيفرة 3 محاولة إنشاء شعاع vector في الخيط الرئيسي واستعماله في الخيط الناتج، ومع ذلك لن ينجح هذا الأمر كما سترى بعد لحظة. اسم الملف: src/main.rs use std::thread; fn main() { let v = vec![1, 2, 3]; let handle = thread::spawn(|| { println!("Here's a vector: {:?}", v); }); handle.join().unwrap(); } الشيفرة 3: محاولة استعمال شعاع منشأ بواسطة الخيط الرئيسي ضمن خيط آخر يستخدم المغلّف الشعاع v لذلك سوف يحصل على القيمة v ويجعلها جزءًا من بيئة المغلف، ونظرًا لأن thread::spawn ينفّذ المغلف في خيط جديد فيجب أن نكون قادرين على الوصول إلى v داخل هذا الخيط الجديد، ولكن عندما نصرِّف الشيفرة السابقة نحصل على الخطأ التالي: $ cargo run Compiling threads v0.1.0 (file:///projects/threads) error[E0373]: closure may outlive the current function, but it borrows `v`, which is owned by the current function --> src/main.rs:6:32 | 6 | let handle = thread::spawn(|| { | ^^ may outlive borrowed value `v` 7 | println!("Here's a vector: {:?}", v); | - `v` is borrowed here | note: function requires argument type to outlive `'static` --> src/main.rs:6:18 | 6 | let handle = thread::spawn(|| { | __________________^ 7 | | println!("Here's a vector: {:?}", v); 8 | | }); | |______^ help: to force the closure to take ownership of `v` (and any other referenced variables), use the `move` keyword | 6 | let handle = thread::spawn(move || { | ++++ For more information about this error, try `rustc --explain E0373`. error: could not compile `threads` due to previous error تستنتج رست كيفية الحصول على القيمة v ولأن !println تحتاج فقط إلى مرجع إلى v، يحاول المغلّف استعارة v، ومع ذلك هناك مشكلة، إذ لا يمكن لرست معرفة المدة التي سيُنفَّذ فيها الخيط الناتج لذلك لا تعرف ما إذا كان المرجع إلى v صالحًا دائمًا. تقدّم الشيفرة 4 سيناريو من المرجح به أن يحتوي على مرجع غير صالح إلى v: اسم الملف: src/main.rs use std::thread; fn main() { let v = vec![1, 2, 3]; let handle = thread::spawn(|| { println!("Here's a vector: {:?}", v); }); drop(v); // oh no! handle.join().unwrap(); } الشيفرة 4: خيط مع مغلف يحاول أن يحصل على مرجع يشير للشعاع v من خيط رئيسي يحرّر v إذا سمحت لنا رست بتنفيذ الشيفرة البرمجية السابقة فهناك احتمال أن يوضَع الخيط الناتج في الخلفية فورًا دون تنفيذ إطلاقًا. يحتوي الخيط الناتج على مرجع يشير إلى v من الداخل إلا أن الخيط الرئيسي يحرّر v فورًا باستخدام دالة drop التي ناقشناها سابقًا في مقال تنفيذ شيفرة برمجية عند تحرير الذاكرة cleanup باستخدام السمة Drop في لغة رست، وعندما يبدأ تنفيذ الخيط المنتج، لن تصبح v صالحة، لذلك فإن الإشارة إليها تكون أيضا غير صالحة، ولا نريد حدوث ذلك. لتصحيح الخطأ التصريفي في الشيفرة 3 نتّبع النصيحة المزودة لنا في رسالة الخطأ: help: to force the closure to take ownership of `v` (and any other referenced variables), use the `move` keyword | 6 | let handle = thread::spawn(move || { | ++++ يمكننا من خلال من خلال إضافة الكلمة المفتاحية move قبل المغلف أن نفرض عليه الحصول على ملكية القيم التي يستعملها بدلًا من السماح لرست بالتدخل والاستنتاج أن عليها استعارة القيم. التعديل على الشيفرة 3 موضّح في الشيفرة 5 وسيُصرَّف البرنامج ويُنفَّذ وفق المطلوب: اسم الملف: src/main.rs use std::thread; fn main() { let v = vec![1, 2, 3]; let handle = thread::spawn(move || { println!("Here's a vector: {:?}", v); }); handle.join().unwrap(); } الشيفرة 5: استعمال الكلمة المفتاحية move لنفرض على المغلف أن يأخذ ملكية القيم التي يستعملها قد نرغب في تجربة الأمر ذاته لتصحيح الشيفرة البرمجية في الشيفرة 4، إذ استدعى الخيط الرئيسي drop باستعمال مغلف move، ومع ذلك فإن هذا لن يعمل لأن ما تحاول الشيفرة 4 فعله غير مسموح به لسبب مختلف؛ وإذا أضفنا move إلى المغلف فسننقل v إلى بيئة المغلف ولن يعد بإمكاننا بعد ذلك استدعاء drop عليه في الخيط الرئيسي، وسنحصل على الخطأ التصريفي التالي بدلًا من ذلك: $ cargo run Compiling threads v0.1.0 (file:///projects/threads) error[E0382]: use of moved value: `v` --> src/main.rs:10:10 | 4 | let v = vec![1, 2, 3]; | - move occurs because `v` has type `Vec<i32>`, which does not implement the `Copy` trait 5 | 6 | let handle = thread::spawn(move || { | ------- value moved into closure here 7 | println!("Here's a vector: {:?}", v); | - variable moved due to use in closure ... 10 | drop(v); // oh no! | ^ value used here after move For more information about this error, try `rustc --explain E0382`. error: could not compile `threads` due to previous error أنقذتنا قواعد الملكية في رست مرةً أخرى، إذ حصلنا على خطأ في الشيفرة 3 لأن رست كانت صارمة باستعارة v للخيط ذاته فقط مما يعني أن الخيط الرئيسي يمكنه نظريًا إبطال مرجع الخيط الناتج، ويمكننا بإخبار رست أن تنقل ملكية v إلى الخيط الناتج أن نضمن لرست أن الخيط الرئيسي لن يستخدم v بعد الآن. إذا عدّلنا الشيفرة 4 بالطريقة ذاتها فإننا بذلك ننتهك قواعد الملكية عندما نحاول استعمال v في الخيط الرئيسي. تتجاوز الكلمة المفتاحية move الوضع الافتراضي الصارم للاستعارة في رست، فلا يُسمح لنا بانتهاك قواعد الملكية. بعد فهمنا أساسيات الخيوط وواجهتها البرمجية، لننظر عما يمكننا فعله باستخدام الخيوط. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Fearless Concurrency من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: حلقات المرجع Reference Cycles وتسببها بتسريب الذاكرة Memory Leak في لغة رست Rust أنواع البيانات Data Types في لغة رست Rust الأخطاء والتعامل معها في لغة رست Rust مقدمة إلى الخيوط Threads في جافا

يمكنك الاستمرار بكتابة الشيفرة البرمجية لمشروعك بعد إضافة ملفات جديدة إلى المستودع، وعندما تريد حفظ تعديل (تعديلات) ما، يمكنك تنفيذ الأمر git add .‎ لإدراج جميع الملفات المعدلة ثم كتابة الأمر git commit -m <commit message>‎‎‎‎ لإيداع أو حفظ جميع الملفات المُدرجة، لكن فعل ذلك أسهل باستخدام الأمر git commit -am <commit message>‎‎‎‎: C:\Users\Al\wizcoin>‎‎‎git commit -am "Fixed the currency conversion bug." [master (root-commit) e1ae3a3] Fixed the currency conversion bug. 1 file changed, 12 insertions(+) إذا كنت تريد إيداع بعض الملفات المعدّلة فقط بدلًا من كل ملف معدل، فيمكنك حذف الخيار ‎-a من ‎-am وتحديد الملفات التي تريدها بعد رسالة التنفيذ، مثل: git commit -m <commit message>‎‎‎ file1.py file2.py توفر رسالة الإيداع تلميحًا للاستخدام المستقبلي: إنها عبارة عن رسالة تذكرك بالتغييرات التي أجريتها في هذا الإيداع. قد يكون من المغري كتابة رسالة قصيرة عامة، مثل "رمز مُحدَّث" أو "إصلاح بعض الأخطاء" أو حتى "x" فقط لأن الرسائل الفارغة غير مسموح بها، ولكن إذا احتجت إلى التراجع عن إصدار الكود البرمجي بعد ثلاثة أسابيع من القيام بهذا الأمر ستجد أن كتابة رسائل الإيداع الواضحة ستوفر عليك الكثير من الجهد وتساعدك كي تحدد بدقة وقت الإصدار البرمجي السابق من الشيفرة البرمجية الخاصة بك الذي تحتاج للعودة إليه. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن إذا نسيت إضافة راية سطر الأوامر ‎-m "<message>‎‎‎"‎، فسوف يفتح لك غيت محرر نص فيم Vim في الطرفية. لكن شرح التعامل مع محرر فيم خارج نطاق هذه السلسلة، لذا اضغط على مفتاح ESC وأدخل ‎!‎qa للخروج بأمان من محرر فيم Vim وإلغاء عملية الإيداع، ثم أدخل الأمر git commit مرةً أخرى لكن وهذه المرة باستخدام سطر الأوامر ‎-m "<message>"‎‎‎‎. للحصول على أمثلة حول شكل رسائل الإيداع الاحترافية، تحقق من سجل الإيداع الخاص بإطار عمل ويب جانغو Django على الرابط، فجانغو مشروع كبير ومفتوح المصدر، لذا تكتب الإيداعات المتكررة بصيغة رسائل رسمية. قد تفي رسائل الإيداع المختصرة والغامضة في حال كان الإيداع غير متكرر كما في حال المشاريع البرمجية الشخصية الصغيرة الخاصة بك، لكن في مشروع ضخم مثل جانغو أكثر من 1000 مساهم يعدلون على أكوادها البرمجية، لذا ستتسبب رسائل الإيداع غير الواضحة في تشتت فريق المساهمين وعدم فهمهم للتعديلات التي تم إيداعها. الملفات مودعة الآن بأمان في مستودع غيت. نفّذ git status مرةً أخرى لعرض حالتها: C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master nothing to commit, working tree clean من خلال إيداع الملفات المُدرجة، تُنقل إلى حالة الإيداع، فقد أخبرنا غيت هنا أن شجرة العمل working tree نظيفة؛ بمعنى آخر، لا توجد ملفات معدلة أو مُدرجة. باختصار، عندما أضفنا الملفات إلى مستودع غيت، انتقلت الملفات من حالة غير مُتتبعة (untracked) إلى مُدرجة (staged) ثم إلى حالة الإيداع (committed). الملفات جاهزة الآن للتعديل في المستقبل. لاحظ أنه لا يمكنك تثبيت المجلدات في مستودعات غيت، إذ يُضمّن غيت المجلدات تلقائيًا في المستودع عند تنفيذ ملف فيها، ولكن لا يمكنك إنشاء مجلد فارغ. إذا كان هناك خطأ إملائي في رسالة الإيداع، فيمكنك إعادة كتابتها باستخدام الأمر التالي: git commit --amend -m "<new commit message>‎‎‎"‎ استخدام git diff لعرض التغييرات قبل الإيداع يجب عليك مراجعة التغييرات التي ستودعها عند تنفيذ git commit قبل إيداع الشيفرة البرمجية، إذ يمكنك عرض الاختلافات بين الشيفرة الموجودة حاليًا في مجلد العمل الخاص بك والشيفرة في آخر إيداع باستخدام الأمر git diff. دعنا ننظر إلى مثال عن استخدام git diff؛ افتح الملف "README.md" في محرر النصوص أو بيئة التطوير IDE، إذ ينبغي أن تكون قد أنشأت هذا الملف عند تنفيذ أداة Cookiecutter. إذا لم يكن موجودًا، فأنشئ ملفًا نصيًا فارغًا واحفظه باسم README.md. هذا الملف هو بتنسيق مارك داون Markdown، ولكن كما هو الحال مع نصوص بايثون، فهو مكتوب على أنه نص عادي. غيّر TODO - fill this in later في قسم Quickstart Guide بما يلي واحتفظ بالخطأ الإملائي في xample في الوقت الحالي، وسنصححه لاحقًا: Quickstart Guide ---------------- Here's some xample code demonstrating how this module is used: >>> import wizcoin >>> coin = wizcoin.WizCoin(2, 5, 10) >>> str(coin) '2g, 5s, 10k' >>> coin.value() 1141 قبل أن نضيف README.md ونودعه، نفّذ الأمر git diff لرؤية التغييرات التي أجريناها: C:\Users\Al\wizcoin>git diff diff --git a/README.md b/README.md index 76b5814..3be49c3 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -13,7 +13,14 @@ To install with pip, run: Quickstart Guide ---------------- -TODO - fill this in later +Here's some xample code demonstrating how this module is used: + + >>> import wizcoin + >>> coin = wizcoin.WizCoin(2, 5, 10) + >>> str(coin) + '2g, 5s, 10k' + >>> coin.value() + 1141 Contribute ---------- يوضّح الخرج أن ملف README.md في نسخة العمل الخاصة بك قد تغير عن README.md كما هو موجود في آخر إيداع من المستودع. أزيلت الأسطر التي تبدأ بعلامة الطرح -، واُضيفت الأسطر التي تبدأ بعلامة الجمع +. أثناء مراجعة التغييرات، ستلاحظ أيضًا أننا ارتكبنا خطأ إملائيًا من خلال كتابة xapmle بدلًا من example. يجب ألا نودع هذا الخطأ المطبعي. لذا دعنا نصححه ثم ننفذ git diff مرةً أخرى لفحص التغيير وإضافته وإيداعه في المستودع: C:\Users\Al\wizcoin>git diff diff --git a/README.md b/README.md index 76b5814..3be49c3 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -13,7 +13,14 @@ To install with pip, run: Quickstart Guide ---------------- -TODO - fill this in later +Here's some example code demonstrating how this module is used: --snip-- C:\Users\Al\wizcoin>git add README.md C:\Users\Al\wizcoin>git commit -m "Added example code to README.md" [master 2a4c5b8] Added example code to README.md 1 file changed, 8 insertions(+), 1 deletion(-) التصحيح مودع الآن بأمان في المستودع. استخدام git difftool لعرض التغييرات ضمن واجهة رسومية GUI من الأسهل رؤية التغييرات باستخدام برنامج يستخدم واجهة رسومية، إذ يمكنك تنزيل WinMerge على نظام ويندوز؛ وهو برنامج مفتوح المصدر ومجاني لاستعراض الفرق بين الملفات ، ثم تثبيته. أما في نظام لينكس أوبنتو، يمكنك تثبيت إما Meld باستخدام الأمر التالي: sudo apt-get install meld أو تثبيت Kompare باستخدام الأمر التالي: sudo apt-get install kompare بينما يمكنك على ماك macOS تثبيت tkdiff باستخدام الأوامر التي تثبّت وتُهيّئ Homebrew ثم استخدام Homebrew لتثبيت tkdiff: /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install.sh)" brew install tkdiff يمكنك ضبط غيت لاستخدام هذه الأدوات عن طريق تنفيذ الأمر: git config diff.tool <tool_name>‎ إذ يكون <tool_name> هو winmerge أو tkdiff أو meld أو kompare، ثم نفذ الأمر git difftool <filename>‎ لعرض التغييرات المُجراة على ملف في واجهة المستخدم الرسومية، كما هو موضح في الشكل 5. الشكل 5: أداة واجهة المستخدم الرسومية -في هذه الحالة WinMerge- وهي أسهل للقراءة من إخراج نص git diff. إضافةً إلى ذلك، يمكنك تنفيذ الأمر التالي: git config --global difftool.prompt false بهذا لا يطلب غيت التأكيد في كل مرة تريد فيها فتح أداة diff. وإذا ثبتت واجهة المستخدم الرسومية لغيت، فيمكنك أيضًا ضبطه بحيث يستخدم هذه الأدوات، أو قد يأتي مع أداة مقارنة مرئية خاصة به. كم مرة يجب أن أحفظ التغييرات؟ على الرغم من أن نظام التحكم في الإصدارات يسمح لك باستعادة ملفاتك إلى إيداع سابق، فقد تتساءل عن عدد المرات التي يجب أن تجري فيها الإيداع (الحفظ)؛ فإذا كنت تودع بصورةٍ متكررة، فستواجه مشكلة في فرز عدد كبير من الإيداعات غير المهمة للعثور على إصدار الشيفرة الذي تبحث عنه؛ أما إذا كنت تودع بصورةٍ غير متكررة، فسيحتوي كل إيداع على عدد كبير من التغييرات، وستؤدي العودة إلى إيداع معين إلى التراجع عن تغييرات أكثر مما تريد. يميل المبرمجون عمومًا إلى الإيداع بصورةٍ أقل مما ينبغي. يجب عليك إيداع شيفرة عند إكمال جزء كامل من الوظائف، مثل ميزة، أو صنف، أو إصلاح خطأ. لا تودع أي شيفرة تحتوي على أخطاء الصياغة أو أنها معطلة بصورة واضحة. يمكن أن تتكون الإيداعات من بضعة أسطر من الشيفرة البرمجية التي جرى تغييرها أو عدة مئات، ولكن في كلتا الحالتين، يجب أن تكون قادرًا على العودة إلى أي إيداع سابق ولا يزال لديك برنامج يعمل. يجب عليك دائمًا إجراء أي اختبارات وحدة قبل الإيداع. من الناحية المثالية، يجب أن يجتاز الإيداع جميع اختباراتك، وإذا لم ينجح، فاذكر ذلك في رسالة الإيداع. الخلاصة يتتبع غيت git الملفات في مجلد العمل الخاص بك التي يمكن أن توجد جميعها في واحدة من ثلاث حالات: مُودعة committed (تسمى أيضًا غير معدلة أو نظيفة)، أو معدلة modified، أو مُدرجة staged. تحتوي أداة سطر أوامر غيت على العديد من الأوامر، مثل git status أو git log التي تتيح لك عرض هذه المعلومات، ولكن يمكنك أيضًا تثبيت العديد من أدوات خارجية إضافية لواجهة المستخدم الرسومية لغيت. ينشئ الأمر git init مستودعًا جديدًا فارغًا على حاسوبك. ينسخ الأمر git clone المستودع من خادم بعيد، مثل موقع غيت هب GitHub الشهير. في كلتا الحالتين. بمجرد حصولك على المستودع، يمكنك استخدام git add و git commit لإجراء تغييرات في مستودعك، واستخدام git push لدفع هذه الإيداعات إلى مستودع غيت =هب عن بُعد. وصفنا أيضًا العديد من الأوامر في هذا الفصل للتراجع عن الإيداعات المُجراة حيث يسمح لك إجراء التراجع بالعودة إلى إصدار سابق من ملفاتك. ترجمة -وبتصرف- للفصل Organizing Your Code Projects With Git من كتاب Beyond the Basic Stuff with Python. اقرأ أيضًا المقال السابق: فهم نظام التحكم بالإصدارات Git وأهمية استخدامه في مشاريع بايثون python مبادئ Git الأساسية بدء العمل مع نظام إدارة الإصدارات جيت Git الأسئلة العشرة الأكثر تكرارًا حول Git

قد تكون عملية ملء الذاكرة دون تحريرها (العملية المعروفة بتسريب الذاكرة memory leak) صعبة الحدوث بمستوى أمان الذاكرة الذي تقدمه لغة رست Rust، إلا أن حدوث هذا الأمر غير مستحيل، إذ لا تضمن رست منع تسريب الذاكرة بصورةٍ كاملة، والمقصود هنا أن الذاكرة المُسرّبة آمنة في رست. نلاحظ أن رست تسمح بتسريب الذاكرة باستخدام Rc<T>‎ و RefCell<T>‎، إذ أنه من الممكن إنشاء مراجع تشير إلى بعضها ضمن حلقة cycle، وسيسبب هذا تسريب ذاكرة لأن عدد المراجع لكل عنصر لن يصل إلى 0 أبدًا، وبهذا لن تُحرَّر أي قيمة. إنشاء حلقة مرجع لنلاحظ كيف من الممكن أن نشكّل حلقة مرجع لتفادي هذا الأمر، بدءًا بتعريف معدّد List وتابع tail في الشيفرة 25: اسم الملف: src/main.rs use crate::List::{Cons, Nil}; use std::cell::RefCell; use std::rc::Rc; #[derive(Debug)] enum List { Cons(i32, RefCell<Rc<List>>), Nil, } impl List { fn tail(&self) -> Option<&RefCell<Rc<List>>> { match self { Cons(_, item) => Some(item), Nil => None, } } } fn main() {} الشيفرة 25: تعريف قائمة بنية تخزّن RefCell<T>‎ داخلها، بحيث نستطيع تعديل القيمة التي يشير إليها متغاير Cons نستخدم هنا نوعًا مختلفًا من تعريف List من الشيفرة 5، إذ يصبح العنصر الثاني من المتغاير Cons أي variant مساويًا للنوع RefCell<Rc<List>>‎، مما يعني أننا نحتاج تعديل قيمة List المشار إليها في Cons عوضًا عن حاجتنا لقابلية التعديل على قيمة النوع i32 كما فعلنا في الشيفرة 24 في المقال السابق، نضيف أيضًا التابع tail لتسهيل الوصول إلى العنصر الثاني إذا وُجد متغاير Cons. أضفنا في الشيفرة 26 الدالة main التي تستخدم التعريف الموجود في الشيفرة 25، إذ تُنشئ الشيفرة قائمةً في a وقائمة في b تشير إلى القائمة a، وثم تعدِّل القائمة في a لتشير إلى b لتنشئ بذلك حلقة مرجع. كتبنا أيضًا تعليمات println!‎ لتظهر قيمة عدد المراجع في نقاط مختلفة ضمن هذه العملية. اسم الملف: src/main.rs use crate::List::{Cons, Nil}; use std::cell::RefCell; use std::rc::Rc; #[derive(Debug)] enum List { Cons(i32, RefCell<Rc<List>>), Nil, } impl List { fn tail(&self) -> Option<&RefCell<Rc<List>>> { match self { Cons(_, item) => Some(item), Nil => None, } } } fn main() { let a = Rc::new(Cons(5, RefCell::new(Rc::new(Nil)))); println!("a initial rc count = {}", Rc::strong_count(&a)); println!("a next item = {:?}", a.tail()); let b = Rc::new(Cons(10, RefCell::new(Rc::clone(&a)))); println!("a rc count after b creation = {}", Rc::strong_count(&a)); println!("b initial rc count = {}", Rc::strong_count(&b)); println!("b next item = {:?}", b.tail()); if let Some(link) = a.tail() { *link.borrow_mut() = Rc::clone(&b); } println!("b rc count after changing a = {}", Rc::strong_count(&b)); println!("a rc count after changing a = {}", Rc::strong_count(&a)); // ألغِ تعليق السطر التالي لتلاحظ وجود حلقة المرجع، إذ ستتسبب الشيفرة البرمجية بطفحان المكدس // println!("a next item = {:?}", a.tail()); } الشيفرة 26: إنشاء حلقة مرجع بحيث تشير قيمتي List إلى بعضهما بعضًا أنشأنا نسخةً من Rc<List>‎ تحتوي على القيمة List في المتغير a مع قائمة مبدئية تحتوي على القيم 5,Nil، ثم أنشأنا نسخة Rc<List>‎ أخرى تحتوي قيمة List أخرى في المتغير b تحوي القيمة 10 وتشير إلى القائمة في a. عدّلنا a لتشير إلى b بدلًا من Nil لنحصل بذلك على حلقة، وحقّقنا ذلك باستخدام التابع tail للحصول على مرجع إلى RefCell<Rc<List>>‎ في a، والذي وضعناه بعد ذلك في المتغير link، ثم استخدمنا التابع borrow_mut على القيمة RefCell<Rc<List>>‎ لتغيير القيمة داخل Rc<List>‎ التي تخزّن القيمة Nil إلى القيمة Rc<List>‎ الموجودة في b. نحصل على الخرج التالي عندما ننفذ هذه الشيفرة البرمجية مع الإبقاء على تعليمة println!‎ الأخيرة معلّقة: $ cargo run Compiling cons-list v0.1.0 (file:///projects/cons-list) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.53s Running `target/debug/cons-list` a initial rc count = 1 a next item = Some(RefCell { value: Nil }) a rc count after b creation = 2 b initial rc count = 1 b next item = Some(RefCell { value: Cons(5, RefCell { value: Nil }) }) b rc count after changing a = 2 a rc count after changing a = 2 يبلغ عدد مراجع نُسخ Rc<List>‎ في كلٍّ من a و b القيمة 2 وذلك بعد تغيير القائمة في a لتشير إلى b. تُسقِط أو تحذف لغة رست في نهاية الدالة main المتغير b مما يغيّر من عدد مراجع نسخة b من Rc<List>‎ من 2 إلى 1، ولن تُحرّر الذاكرة التي تشغلها Rc<List>‎ على الكومة heap في هذه اللحظة لأن عدد المراجع هو 1 وليس 0، ومن ثم تُحرّر رست a، مما يُنقص عداد المرجع لنسخة a من Rc<List>‎ من 2 إلى 1 أيضًا. لا يُمكن تحرير ذاكرة النسخة هذه لأن نسخة Rc<List>‎ الأخرى لا تزال تشير إليها، وستبقى الذاكرة المحجوزة للقائمة شاغرة للأبد، ولتخيّل حلقة المرجع هذه بصريًا أنشأنا المخطط التالي في الشكل 4. الشكل 4: حلقة مرجع خاصة بقائمتين a و b، تشيران إلى بعضهما بعضًا إذا أزلت التعليق عن آخر تعليمة println!‎ ونفّذت البرنامج، فستحاول رست طباعة الحلقة مع إشارة القائمة a إلى القائمة b وإشارتها بدورها إلى القائمة a وهكذا دواليك حتى يطفح المكدّس. ليست عواقب إنشاء حلقة مرجعية هنا خطيرة مقارنةً بالبرامج الواقعية، إذ أن برنامجنا ينتهي بعد إنشائنا حلقة مرجع reference cycle، إلا أن البرنامج سيستخدم ذاكرة أكثر مما يحتاج إذا كان البرنامج أكثر تعقيدًا وشَغَل ذاكرة أكثر في الحلقة واحتفظ بها لفترة أطول، وربما سيتسبّب ذلك بتحميل النظام عبئًا كبيرًا مسببًا نفاد الذاكرة المتوفرة. إنشاء حلقات مرجع ليس بالأمر السهل ولكنه ليس مستحيلًا، فإذا كانت لديك قيم RefCell<T>‎ تحتوي على قيم Rc<T>‎ أو تشكيلات متداخلة مشابهة لأنواع مع قابلية التغيير الداخلي وعدّ المراجع، فيجب عليك التأكد أنك لم تنشئ حلقات، إذ لا يجب عليك الاعتماد على رست لإيجادها. إنشاء حلقة مرجع يحصل نتيجة خطأ منطقي في برنامجك ولذلك يجب عليك استخدام الاختبارات التلقائية ومراجعة الشيفرة البرمجية ووسائل تطوير البرامج الأخرى لتقليل احتمالية حدوثها. يمكن إعادة تنظيم هيكلية البيانات كحلٍ آخر لتفادي حلقات المرجع، بحيث تعبّر بعض المراجع عن الملكية بينما لا يعبّر بعضها الآخر، ونتيجةً لذلك سيكون لديك حلقات مكونة من بعض علاقات الملكية ownership وبعضها من علاقات لا ملكية non-ownership، بحيث تؤثر علاقات الملكية فقط إذا كانت القيمة ستُحرَّر. نريد من المتغاير Cons في الشيفرة 25 أن يملك قائمةً خاصةً به دائمًا، لذا فإن عملية إعادة تنظيم هيكلية البيانات ليست ممكنة. لنتابع مثالًا آخرًا باستخدام البيانات التخطيطية graphs بحيث تتكون من عُقد أب وعُقد أبناء لنرى كيف أن العلاقات اللا ملكية هي طريقة مناسبة لمنع حصول حلقات المرجع. منع حلقات المرجع: بتحويل Rc‎ إلى Weak‎ وضّحنا بحلول هذه النقطة أن استدعاء Rc::clone يزيد من قيمة strong_count الخاصة بالنسخة Rc<T>‎ وأن نسخة Rc<T>‎ تُحرَّر فقط عندما تكون قيمة strong_count هي 0. بإمكاننا أيضًا إنشاء مرجع ضعيف weak reference للقيمة داخل نسخة Rc<T>‎ وذلك باستدعاء Rc::downgrade وتمرير مرجع إلى Rc<T>‎. المراجع القوية هي الطريقة التي يمكنك بها مشاركة الملكية لنسخة Rc<T>‎، بينما لا تعبّر المراجع الضعيفة عن علاقة ملكية، ولا يتأثر عددها عندما تُحرَّر نسخة من Rc<T>‎، ولا يسبب حلقة مرجعية، إذ ستُكسر الحلقات المتضمنة لمراجع ضعيفة عندما تصبح قيمة عدد المراجع القوية مساويةً إلى 0. نحصل على مؤشر ذكي من النوع Weak<T>‎ عندما نستدعي Rc::downgrade، وبدلًا من زيادة strong_count في نسخة Rc<T>‎ بقيمة 1، سيزيد استدعاء Rc::downgrade من قيمة weak_count بمقدار 1. يستخدم النوع Rc<T>‎ القيمة weak_count لمتابعة عدد مراجع Weak<T>‎ الموجودة بصورةٍ مشابهة للقيمة strong_count، إلا أن الفرق هنا هو أن weak_count لا يحتاج أن يكون 0 لكي تُنظف نسخة <Rc<T. يجب علينا التأكد أن القيمة موجودة فعلًا إذا أردت إجراء أي عمليات على القيمة التي يشير إليها Weak<T>‎، وذلك لأن القيمة قد تُحرَّر، ويمكننا التحقق من ذلك باستدعاء تابع upgrade على نسخة Weak<T>‎ التي تعيد قيمةً من النوع Option<Rc<T>>‎، وسنحصل على نتيجة Some إذا لم تُحرَّر القيمة Rc<T>‎ ونتيجة None إذا حُرّرت القيمة، تضمن رست أن حالتي Some و None ستُعامل على النحو الصحيح ولن تصبح مؤشرًا غير صالح، وذلك لأن upgrade تعيد <Option<Rc<T>‎. لنأخذ مثالًا، فبدلًا من استخدام قائمة تعرف عناصرها العنصر الذي يليها فقط، سننشئ شجرةً تعرف عناصرها كلٍ من أبنائها وآبائها. إنشاء هيكل بيانات الشجرة يحتوي على عقدة مع عقد أبناء أولًا، ننشئ شجرة مع عقد nodes تعرف عقد أبنائها، ولتحقيق ذلك ننشئ بنيةً ندعوها Node تحتوي على قيم من النوع i32 إضافةً إلى مراجع تشير لقيم أبنائها Node: اسم الملف: src/main.rs use std::cell::RefCell; use std::rc::Rc; #[derive(Debug)] struct Node { value: i32, children: RefCell<Vec<Rc<Node>>>, } fn main() { let leaf = Rc::new(Node { value: 3, children: RefCell::new(vec![]), }); let branch = Rc::new(Node { value: 5, children: RefCell::new(vec![Rc::clone(&leaf)]), }); } نريد من البنية Node أن تمتلك أبنائها children، كما نريد كذلك مشاركة الملكية مع المتغيرات لكي نتمكن من الوصول إلى كل Node في الشجرة مباشرةً، ومن أجل تحقيق ذلك سوف نعرّف عناصر Vec<T>‎ بحيث تكون قيمًا من النوع Rc<Node>‎؛ كما نريد أيضًا تعديل العقد الأبناء لعقدة أخرى، لذلك سيكون لدينا RefCell<T>‎ في الأبناء children وحول Vec<Rc<Node>>‎. سنستخدم تعريف الهيكلية لإنشاء نسخة Node واحدة بالاسم leaf وقيمتها 3 دون أن تحتوي على أبناء، ونسخةً أخرى اسمها branch قيمتها 5 تحتوي على leaf بمثابة واحد من أبنائها كما هو موضح في الشيفرة 27: اسم الملف: src/main.rs use std::cell::RefCell; use std::rc::Rc; #[derive(Debug)] struct Node { value: i32, children: RefCell<Vec<Rc<Node>>>, } fn main() { let leaf = Rc::new(Node { value: 3, children: RefCell::new(vec![]), }); let branch = Rc::new(Node { value: 5, children: RefCell::new(vec![Rc::clone(&leaf)]), }); } الشيفرة 27: إنشاء عقدة leaf دون أبناء وعقدة branch مع leaf بمثابة واحد من أبنائها ننسخ القيمة Rc<Node>‎ الموجودة في leaf ونخزّنها في branch وبذلك تصبح Node في leaf مُمتلكةً من قبل مالكين، هما leaf و branch. يمكننا الانتقال من branch إلى leaf عبر branch.children ولكن لا يوجد طريقة للوصول الى leaf من branch، وسبب ذلك هو أن leaf لا تمتلك مرجع إلى branch، وبالتالي لا تعرف بأنها مرتبطة مع branch، إذًا نحن بحاجة لأن تعرف أن branch هي العقدة الأب وهذا ما سنفعله. إضافة مرجع يشير إلى عقدة ابن داخل عقدة أب نحتاج لإضافة حقل parent لجعل عقدة ابن تعرف بوجود آبائها وذلك ضمن تعريف الهيكل Node. تكمن صعوبة الأمر في اختيار النوع الذي يجب استخدامه لتخزين القيمة parent، إلا أننا نعلم أنه لا يمكن للقيمة أن تحتوي النوع Rc<T>‎ لأننا نحصل بذلك على حلقة مرجع تحتوي على القيمة leaf.parent مشيرةً إلى branch و branch.children مشيرةً إلى leaf مما يجعل قيم strong_count غير مساوية إلى القيمة 0 في أي من الحالات. لنفكّر بالعلاقات بطريقة أخرى؛ إذ يجب على العقدة الأب أن تمتلك أبنائها، إذا حُرِّرَت العقدة الأب فيجب على العُقد التابعة لها (الأبناء) أن تُسقط أيضًا، إلا أنه ليس من المفترض أن تمتلك عقدة ابن العقدة الأب، فإذا حرّرنا العقدة الابن يجب أن تبقى العقدة الأب موجودة، وهذه هي الحالة التي صُمّمت من أجلها المراجع الضعيفة. لذا نجعل النوع parent يستخدم Weak<T>‎ بدلًا من Rc<T>‎ وتحديدًا النوع RefCell<Weak<Node>>‎، وسيصبح تعريف الهيكل Node على النحو التالي: اسم الملف: src/main.rs use std::cell::RefCell; use std::rc::{Rc, Weak}; #[derive(Debug)] struct Node { value: i32, parent: RefCell<Weak<Node>>, children: RefCell<Vec<Rc<Node>>>, } fn main() { let leaf = Rc::new(Node { value: 3, parent: RefCell::new(Weak::new()), children: RefCell::new(vec![]), }); println!("leaf parent = {:?}", leaf.parent.borrow().upgrade()); let branch = Rc::new(Node { value: 5, parent: RefCell::new(Weak::new()), children: RefCell::new(vec![Rc::clone(&leaf)]), }); *leaf.parent.borrow_mut() = Rc::downgrade(&branch); println!("leaf parent = {:?}", leaf.parent.borrow().upgrade()); } يمكن للعقدة أن تُشير إلى العقدة الأب ولكن لا يمكن أن تمتلكها. عدّلنا من الدالة main في الشيفرة 28 بحيث تستخدم التعريف الجديد لكي تكون للعقدة leaf طريقة للإشارة إلى العقدة الأب branch: اسم الملف: src/main.rs use std::cell::RefCell; use std::rc::{Rc, Weak}; #[derive(Debug)] struct Node { value: i32, parent: RefCell<Weak<Node>>, children: RefCell<Vec<Rc<Node>>>, } fn main() { let leaf = Rc::new(Node { value: 3, parent: RefCell::new(Weak::new()), children: RefCell::new(vec![]), }); println!("leaf parent = {:?}", leaf.parent.borrow().upgrade()); let branch = Rc::new(Node { value: 5, parent: RefCell::new(Weak::new()), children: RefCell::new(vec![Rc::clone(&leaf)]), }); *leaf.parent.borrow_mut() = Rc::downgrade(&branch); println!("leaf parent = {:?}", leaf.parent.borrow().upgrade()); } الشيفرة 28: عقدة leaf مع مرجع ضعيف للعقدة الأب branch يبدو إنشاء العقدة leaf شبيهًا للشيفرة 27، باختلاف الحقل parent، إذ تبدأ العقدة leaf بدون أب وهذا يمكّننا من إنشاء نسخة لمرجع Weak<Node>‎ فارغ. عندما نحاول الحصول على مرجع للعقدة الأب الخاصة بالعقدة leaf وذلك باستخدام التابع upgrade، نحصل على قيمة None، ويمكن رؤية الخرج الناتج من أول تعليمة println!‎: leaf parent = None نحصل على مرجع Weak<Node>‎ جديد عندما نُنشئ العقدة branch وذلك في الحقل parent لأن branch لا تحتوي على عقدة أب. لا يزال لدينا leaf وهي عقدة ابن للعقدة branch، وحالما يوجد لدينا نسخة من Node في branch سيكون بإمكاننا تعديل leaf بمنحها مرجعًا إلى العقدة الأب الخاصة بها من النوع Weak<Node>‎. نستخدم التابع borrow_mut على النوع RefCell<Weak<Node>>‎ في حقل parent الخاص بالعقدة leaf، ومن ثم نستخدم الدالة Rc::downgrade لإنشاء مرجع من النوع Weak<Node>‎ يشير إلى العقدة branch من النوع Rc<Node>‎ في branch. نحصل على متغاير Some يحتوي على branch عندما نطبع أب العقدة leaf مجددًا، إذ يمكن للعقدة leaf الآن الوصول إلى العقدة الأب. نستطيع أيضًا تفادي إنشاء الحلقة التي ستتسبب أخيرًا في طفحان المكدّس عند طباعة leaf كما هو الحال في الشيفرة 26؛ إذ تُطبع مراجع Weak<Node>‎ مع الكلمة (Weak) جانبها: leaf parent = Some(Node { value: 5, parent: RefCell { value: (Weak) }, children: RefCell { value: [Node { value: 3, parent: RefCell { value: (Weak) }, children: RefCell { value: [] } }] } }) يشير عدم وجود خرج لانهائي إلى أن الشيفرة لم تُنشئ حلقة مرجع، ويمكنك التأكد من ذلك عن طريق ملاحظة القيم التي نحصل عليها باستدعاء كل من Rc::strong_count و Rc::weak_count. مشاهدة التغييرات التي تحصل على strong_count و weak_count دعنا نلاحظ كيف تتغير قيم نُسخ Rc<Node>‎ لكل من النسخة strong_count و weak_count، وذلك عن طريق إنشاء نطاق داخلي جديد ونقل عملية إنشاء branch إلى هذا النطاق، إذ نستطيع بفعل ذلك مشاهدة ما الذي يحصل عند إنشاء العقدة branch وتحريرها بعد أن تخرج من النطاق. التعديلات موضحة في الشيفرة 29: اسم الملف: src/main.rs use std::cell::RefCell; use std::rc::{Rc, Weak}; #[derive(Debug)] struct Node { value: i32, parent: RefCell<Weak<Node>>, children: RefCell<Vec<Rc<Node>>>, } fn main() { let leaf = Rc::new(Node { value: 3, parent: RefCell::new(Weak::new()), children: RefCell::new(vec![]), }); println!( "leaf strong = {}, weak = {}", Rc::strong_count(&leaf), Rc::weak_count(&leaf), ); { let branch = Rc::new(Node { value: 5, parent: RefCell::new(Weak::new()), children: RefCell::new(vec![Rc::clone(&leaf)]), }); *leaf.parent.borrow_mut() = Rc::downgrade(&branch); println!( "branch strong = {}, weak = {}", Rc::strong_count(&branch), Rc::weak_count(&branch), ); println!( "leaf strong = {}, weak = {}", Rc::strong_count(&leaf), Rc::weak_count(&leaf), ); } println!("leaf parent = {:?}", leaf.parent.borrow().upgrade()); println!( "leaf strong = {}, weak = {}", Rc::strong_count(&leaf), Rc::weak_count(&leaf), ); } الشيفرة 29: إنشاء branch في نطاق داخلي وفحص عدد المراجع القوية والضعيفة يبلغ عدد المراجع القوية للنوع Rc<Node>‎ القيمة 1 بعد إنشاء leaf، وعدد المراجع الضعيفة يساوي 0. نُنشئ في النطاق الداخلي العقدة branch ونربطها مع leaf وهذه هي النقطة التي نبدأ فيها بطباعة عدد المراجع، يبلغ عدد المراجع القوية الخاصة بالنوع Rc<Node>‎ في branch القيمة 1 وعدد المراجع الضعيفة 1 (لأن leaf.parent تشير إلى branch باستخدام قيمة من النوع <Weak<Node). نلاحظ تغيّر عداد المراجع القوية إلى 2 عندما نطبع عدد المراجع القوية والضعيفة في leaf وذلك لأن branch هي نسخةٌ من النوع Rc<Node>‎ من القيمة leaf ومخزّنة في branch.children، إلا أننا ما زلنا نحصل على عدد مراجع ضعيفة يساوي 0. تخرج branch عن النطاق عندما ينتهي النطاق الداخلي وينقص عدد المراجع القوي الخاص بالنوع Rc<Node>‎ إلى 0، لذا تُحرّر قيمة Node الخاصة به. لا يوجد تأثير لعدد المراجع الضعيفة البالغ 1 ضمن leaf.parent على تحرير القيمة Node أو عدم تحريرها ولذلك لا نحصل على تسريب للذاكرة. إذا أردنا الوصول إلى العقدة الأب الخاصة بالعقدة leaf في نهاية النطاق، فسنحصل على None مجددًا. عدد المراجع القوية الخاصة بالنوع Rc<Node>‎ في leaf هو 1، وعدد المراجع الضعيفة هو 0 في نهاية البرنامج، وذلك لأن المتغير leaf هو المرجع الوحيد للنوع Rc<Node>‎ مجددًا. المنطق الذي يُدير عدّ وتحرير القيم مُطبَّق في كلٍّ من Rc<T>‎ و Weak<T>‎، إضافةً إلى تنفيذ السمة Drop. سيجعل تحديد أن علاقة العقدة الابن بالعقدة الأب يجب أن تكون مرجعًا ضعيفًا من النوع Weak<T>‎ في تعريف Node، وجود عقدة أب تشير إلى عُقد ابن وبالعكس ممكنًا دون إنشاء حلقة مرجع والتسبُّب بتسريب ذاكرة. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Smart Pointers من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: المؤشر الذكي Refcell‎ ونمط قابلية التغيير الداخلي interior mutability في لغة رست Rust المؤشرات الذكية Smart Pointers في رست Rust أنواع البيانات Data Types في لغة رست Rust المؤشر Rc‎ الذكي واستخدامه للإشارة إلى عدد المراجع في لغة رست Rust مقدمة إلى مفهوم الأنواع المعممة Generic Types في لغة Rust

تُعد قابلية التغيير الداخلي interior mutability نمط تصميم في رست يسمح لك بتغيير البيانات حتى في حالة وجود مراجع ثابتة immutable تشير لتلك البيانات، ولا تسمح قواعد الاستعارة بهذا الإجراء عادًة. يستخدم النمط شيفرة "unsafe" لتغيير البيانات وذلك داخل هيكل بيانات للتحايل على قواعد رست المعتادة التي تتحكم بقابلية التعديل والاستعارة، إذ تشير الشيفرة غير الآمنة للمصرّف أننا نتحقق من القواعد يدويًا عوضًا عن الاعتماد على المصرّف للتحقق منها لنا، وسنناقش الشيفرة البرمجية غير الآمنة بالتفصيل لاحقًا. يمكننا استخدام الأنواع التي تستخدم نمط قابلية التغيير الداخلي فقط عندما نتأكد أن قواعد الاستعارة تُتّبع في وقت التنفيذ، على الرغم من أن المصرّف لا يمكنه ضمان ذلك. تُغلّف wrap الشيفرة غير الآمنة "unsafe" ضمن واجهة برمجية API آمنة، بحيث يبقى النوع الخارجي ثابتًا. لنكتشف هذا المفهوم من خلال النظر إلى نوع <RefCell<T الذي يتبع نمط التغيير الداخلي. فرض قواعد الاستعارة عند وقت التنفيذ باستخدام <RefCell<T يمثل النمط <RefCell<T بعكس <Rc<T ملكيةً مفردةً للبيانات التي يحملها. إذًا ما الذي يجعل <RefCell<T مختلفًا عن نمط مثل <Box<T؟ تذكر قواعد الاستعارة التي تعلمناها سابقًا في المقال المراجع References والاستعارة Borrowing والشرائح Slices: يمكنك بأي وقت أن تمتلك إما مرجعًا متغيرًا واحدًا أو أي عدد من المراجع الثابتة ولكن ليس كليهما. يجب على المراجع أن تكون صالحة دومًا. تُفرض ثوابت قواعد الاستعارة borrowing rules’ invariants عند وقت التصريف مع المراجع و <Box<T، وتُفرض هذه الثوابت مع <RefCell<T في وقت التنفيذ. نحصل على خطأ تصريفي مع المراجع إذا خرقنا هذه القواعد، إلا أنه في حالة <RefCell<T سيُصاب البرنامج بالهلع ويتوقف إذا خرقت القواعد ذاتها. تتمثل إيجابيات التحقق من قواعد الاستعارة في وقت التصريف في أنه ستُكتشف الأخطاء مبكرًا في عملية التطوير ولا يوجد أي تأثير على الأداء وقت التنفيذ لأن جميع التحليلات قد اكتملت مسبقًا، لهذه الأسباب يُعد التحقق من قواعد الاستعارة في وقت التصريف هو الخيار الأفضل في معظم الحالات وهذا هو السبب في كونه الخيار الافتراضي في رست. تتمثل إيجابيات ميزة التحقق من قواعد الاستعارة في وقت التنفيذ بدلًا من ذلك، بأنه يُسمح بعد ذلك بسيناريوهات معينة خاصة بالذاكرة الآمنة إذ يجري منعها عادةً من خلال عمليات التحقق في وقت التصريف. يُعد التحليل الساكن static analysis صارمًا كما هو الحال في مصرّف رست. من المستحيل اكتشاف بعض خصائص الشيفرة البرمجية من خلال تحليلها والمثال الأكثر شهرة هو مشكلة التوقف halting problem التي تتجاوز نطاق موضوعنا هنا إلا أنه موضوع يستحق البحث عنه. قد ترفض رست البرنامج الصحيح إذا لم يكن مصرّف رست متأكدًا من أن الشيفرة البرمجية تتوافق مع قواعد الملكية، وذلك بفضل وجود عملية التحليل، وتوضّح هذه الحالة صرامة العملية، وإذا قبلت رست برنامجًا خاطئًا فلن يتمكن المستخدمون من الوثوق بالضمانات التي تقدمها رست، وعلى الجانب الآخر إذا رفضت رست برنامجًا صحيحًا فسيتسبب ذلك بإزعاج للمبرمج، ولكن لا يمكن أن يحدث أي شيء كارثي. يُعد النوع <RefCell<T مفيدًا عندما تكون متأكدًا من أن الشيفرة الخاصة بك تتبع قواعد الاستعارة ولكن المصرّف غير قادر على فهم وضمان ذلك. وكما في <Rc<T تُستخدم <RefCell<T فقط في السيناريوهات ذات الخيوط المفردة single-threaded وستعطيك خطأً وقت التنفيذ إذا حاولت استخدامه في سياق متعدد الخيوط multithreaded. سنتحدث عن كيفية الحصول على وظيفة <RefCell<T في برنامج متعدد الخيوط لاحقًا. فيما يلي ملخص لأسباب اختيار<Box<T أو <Rc<T أو <RefCell<T: يمكّن النوع <Rc<T وجود عدّة مالكين لنفس البيانات بينما يوجد للنوعين <RefCell<T و <Box<T مالك وحيد. يسمح النوع <Box<T بوجود استعارات متغيّرة أو ثابتة يُتحقَّق منها وقت التصريف، بينما يسمح النوع <RefCell<T باستعارات متغيّرة أو ثابتة وقت التنفيذ. بما أن النوع <RefCell<T يسمح باستعارات متغيّرة مُتحقق منها في وقت التنفيذ، يمكنك تغيير القيمة داخل <RefCell<T حتى عندما يكون النوع <RefCell<T ثابتًا. تغيير القيمة داخل قيمة ثابتة هو نمط التغيير الداخلي. لنلقي نظرةً على موقف يكون فيه نمط التغيير الداخلي مفيدًا ونفحص كيف يكون ذلك ممكنًا. التغيير الداخلي: استعارة متغيرة لقيمة ثابتة عندما يكون لديك قيمة ثابتة فإنك لا تستطيع استعارتها على أنها متغيرة وفقًا لقواعد الاستعارة، على سبيل المثال، لن تُصرَّف الشيفرة البرمجية التالية: fn main() { let x = 5; let y = &mut x; } إذا حاولت تصريف الشيفرة السابقة فسيظهر لك الخطأ التالي: $ cargo run Compiling borrowing v0.1.0 (file:///projects/borrowing) error[E0596]: cannot borrow `x` as mutable, as it is not declared as mutable --> src/main.rs:3:13 | 2 | let x = 5; | - help: consider changing this to be mutable: `mut x` 3 | let y = &mut x; | ^^^^^^ cannot borrow as mutable For more information about this error, try `rustc --explain E0596`. error: could not compile `borrowing` due to previous error على الرغم من ذلك هناك حالات قد يكون من المفيد فيها لقيمة ما أن تغير نفسها باستخدام توابعها methods الخاصة مع جعلها ثابتة بالنسبة للشيفرات الأخرى، بحيث لا تستطيع الشيفرة البرمجية خارج توابع القيمة تغيير القيمة. يُعد استخدام <RefCell<T إحدى الطرق للحصول على التغيير الداخلي إلا أن النوع <RefCell<T لا يتغلب على كامل قواعد الاستعارة، إذ يسمح مدقق الاستعارة في المصرّف بالتغيير الداخلي ويجري التحقق من قواعد الاستعارة في وقت التنفيذ بدلًا من ذلك. إذا خُرقت القواعد فسوف تحصل على حالة هلع panic!‎ بدلًا من خطأ تصريفي. لنعمل من خلال مثال عملي يمكّننا من استخدام <RefCell<T لتغيير قيمة ثابتة ومعرفة لماذا يُعد ذلك مفيدًا. حالة استخدام للتغيير الداخلي: الكائنات الزائفة Mock Objects يستخدم المبرمج نوعًا بدلًا من آخر في بعض الأحيان أثناء الاختبار من أجل مراقبة سلوك معين والتأكد من تنفيذه بصورةٍ صحيحة، ويُسمى هذا النوع من وضع القيمة المؤقتة placeholder بالاختبار المزدوج test double. فكِّر بهذا الأمر بسياق "دوبلير stunt double" في صناعة الأفلام، إذ يتدخل الشخص ويحل محل الممثل لإنجاز مشهد معين صعب. يُستخدم الاختبار المزدوج لأنواع أخرى عندما نجري الاختبارات. الكائنات الزائفة هي أنواع محددة من الاختبار المزدوج التي تسجل ما يحدث أثناء الاختبار حتى تتمكن من أن تتأكد أن الإجراءات الصحيحة قد أُنجزت. لا تحتوي رست على كائنات بنفس معنى الكائنات في لغات البرمجة الأخرى، ولا تحتوي رست على قدرة التعامل مع الكائنات الزائفة مُضمَّنة في المكتبة القياسية كما تفعل بعض اللغات الأخرى، ومع ذلك يمكنك بالتأكيد إنشاء هيكل يخدم الهدف من الكائنات الزائفة. إليك السيناريو الذي سنختبره: سننشئ مكتبةً تتعقب قيمةً مقابل قيمة قصوى وترسل رسائل بناءً على مدى قرب القيمة الحالية من القيمة القصوى، بحيث يمكن استخدام هذه المكتبة لتتبع حصة المستخدم لعدد استدعاءات الواجهة البرمجية المسموح بإجرائها على سبيل المثال. ستوفر مكتبتنا فقط وظيفة تتبع مدى قرب الحد الأعظمي للقيمة وما يجب أن تكون عليه الرسائل في أي وقت، ومن المتوقع أن توفّر التطبيقات التي تستخدم مكتبتنا آلية إرسال الرسائل، يمكن للتطبيق وضع رسالة في التطبيق، أو إرسال بريد إلكتروني، أو إرسال رسالة نصية، أو شيء آخر، إذ لا تحتاج المكتبة إلى معرفة هذا التفصيل، وكل ما تحتاجه هو شيء ينفِّذ سمة سنوفّرها تدعى Messenger. تظهر الشيفرة 20 الشيفرة البرمجية الخاصة بالمكتبة: اسم الملف: src/lib.rs pub trait Messenger { fn send(&self, msg: &str); } pub struct LimitTracker<'a, T: Messenger> { messenger: &'a T, value: usize, max: usize, } impl<'a, T> LimitTracker<'a, T> where T: Messenger, { pub fn new(messenger: &'a T, max: usize) -> LimitTracker<'a, T> { LimitTracker { messenger, value: 0, max, } } pub fn set_value(&mut self, value: usize) { self.value = value; let percentage_of_max = self.value as f64 / self.max as f64; if percentage_of_max >= 1.0 { self.messenger.send("Error: You are over your quota!"); } else if percentage_of_max >= 0.9 { self.messenger .send("Urgent warning: You've used up over 90% of your quota!"); } else if percentage_of_max >= 0.75 { self.messenger .send("Warning: You've used up over 75% of your quota!"); } } } الشيفرة 20: مكتبة لتتبع مدى قرب قيمة من قيمة العظمى وإرسال تحذير عندما تصل القيمة لمقدار معيّن أحد الأجزاء المهمة من هذه الشيفرة هو أن سمة Messenger لها تابعٌ واحدٌ يدعى send يقبل مرجعًا ثابتًا يشير إلى self بالإضافة إلى نص الرسالة، وهذه السمة هي الواجهة التي يحتاج الكائن الزائف الخاص بنا إلى تنفيذها بحيث يمكن استخدام الكائن الزائف بنفس الطريقة التي يُستخدم بها الكائن الحقيقي؛ والجزء المهم الآخر هو أننا نريد اختبار سلوك التابع set_value على LimitTracker. يمكننا تغيير ما نمرّره لمعامل value، إلا أن set_value لا تُعيد لنا أي شيء لإجراء تأكيدات assertions عليه؛ إذ نريد أن نكون قادرين على القول أنه على المُرسل أن يرسل رسالة معيّنة إذا أنشأنا LimitTracker بشيء يطبّق السمة Messenger وقيمة معينة لـ max، عندما نمرر أرقامًا مختلفة مثل قيمة value. نحتاج هنا إلى كائن زائف لتتبُّع الرسائل التي يُطلب منه إرسالها عندما نستدعي send، وذلك بدلًا من إرسال بريد إلكتروني أو رسالة نصية. يمكننا إنشاء نسخة جديدة من كائن زائف وإنشاء LimitTracker يستخدم الكائن الزائف واستدعاء التابع set_value على LimitTracker ثم التحقق من أن الكائن الزائف يحتوي على الرسائل التي نتوقعها. تُظهر الشيفرة 21 محاولة تطبيق كائن زائف لفعل ذلك فقط إلا أن مدقق الاستعارة لن يسمح بذلك. اسم الملف: src/lib.rs #[cfg(test)] mod tests { use super::*; struct MockMessenger { sent_messages: Vec<String>, } impl MockMessenger { fn new() -> MockMessenger { MockMessenger { sent_messages: vec![], } } } impl Messenger for MockMessenger { fn send(&self, message: &str) { self.sent_messages.push(String::from(message)); } } #[test] fn it_sends_an_over_75_percent_warning_message() { let mock_messenger = MockMessenger::new(); let mut limit_tracker = LimitTracker::new(&mock_messenger, 100); limit_tracker.set_value(80); assert_eq!(mock_messenger.sent_messages.len(), 1); } } الشيفرة 21: محاولة لتطبيق MockMessenger غير المسموح به بواسطة مدقق الاستعارة تعرِّف شيفرة الاختبار السابقة هيكل MockMessenger يحتوي على حقل sent_messages مع قيم Vec من نوع سلسلة نصية String لتتبع الرسائل المطلوب إرسالها؛ كما نعرّف أيضًا دالة مرتبطة associated function بالاسم new لتسهيل إنشاء قيم MockMessenger الجديدة التي تبدأ بلائحة فارغة من الرسائل، ثم نطبّق السمة Messenger على MockMessenger حتى نستطيع إعطاء ملكية MockMessenger لنسخة LimitTracker. نأخذ الرسالة الممرّرة مثل معامل في تعريف التابع send ونخزّنها في قائمة MockMessenger الخاصة بالحقل sent_messages. نختبر في الاختبار ما يحدث عندما يُطلب من LimitTracker تعيين value لشيء يزيد عن 75 بالمائة من max، إذ نُنشئ أولًا نسخةً جديدةً من MockMessenger تبدأ بقائمة فارغة من الرسائل، ثم نُنشئ LimitTracker جديد ونمرّر له مرجعًا يشير إلى MockMessenger الجديد وقيمة max هي 100. نستدعي التابع set_value على LimitTracker بقيمة 80 والتي تزيد عن 75 بالمئة من 100 ثم نتأكد أن قائمة الرسائل التي يتتبعها MockMessenger يجب أن تحتوي الآن على رسالة واحدة. ومع ذلك هناك مشكلة واحدة في هذا الاختبار كما هو موضح هنا: $ cargo test Compiling limit-tracker v0.1.0 (file:///projects/limit-tracker) error[E0596]: cannot borrow `self.sent_messages` as mutable, as it is behind a `&` reference --> src/lib.rs:58:13 | 2 | fn send(&self, msg: &str); | ----- help: consider changing that to be a mutable reference: `&mut self` ... 58 | self.sent_messages.push(String::from(message)); | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ `self` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be borrowed as mutable For more information about this error, try `rustc --explain E0596`. error: could not compile `limit-tracker` due to previous error warning: build failed, waiting for other jobs to finish... لا يمكننا تعديل MockMessenger لتتبع الرسائل لأن التابع send يأخذ مرجعًا ثابتًا يشير إلى self، كما لا يمكننا أيضًا تنفيذ الاقتراح في نص الخطأ الذي يدلنا على استخدام ‎&mut self بدلًا من ذلك لأن بصمة التابع send لن تتطابق مع بصمة تعريف السمة Messenger (ننصحك بقراءة رسالة الخطأ بنفسك). هذه هي الحالة التي يُمكن أن يساعد فيها نمط التغيير الداخلي، إذ سنخزن sent_messages داخل <RefCell<T، ومن ثم سيتمكن التابع send من تعديل sent_messages لتخزين الرسائل التي رأيناها، وتظهر الشيفرة 22 كيف يبدو التغيير: اسم الملف: src/lib.rs #[cfg(test)] mod tests { use super::*; use std::cell::RefCell; struct MockMessenger { sent_messages: RefCell<Vec<String>>, } impl MockMessenger { fn new() -> MockMessenger { MockMessenger { sent_messages: RefCell::new(vec![]), } } } impl Messenger for MockMessenger { fn send(&self, message: &str) { self.sent_messages.borrow_mut().push(String::from(message)); } } #[test] fn it_sends_an_over_75_percent_warning_message() { // --snip-- assert_eq!(mock_messenger.sent_messages.borrow().len(), 1); } } الشيفرة 22: استخدام <RefCell<T لتغيير قيمة داخلية بينما تكون القيمة الخارجية ثابتة أصبح حقل sent_messages الآن من النوع <<RefCell<Vec<String بدلًا من <Vec<String. نُنشئ في الدالة new نسخةً جديدةً من <<RefCell<Vec<String حول الشعاع الفارغ. لا يزال المعامل الأول يمثّل استعارة self ثابتة تتطابق مع تعريف السمة، ولتطبيق التابع send نستدعي borrow_mut على <<RefCell<Vec<String في self.sent_messages للحصول على مرجع متغيّر للقيمة داخل <<RefCell<Vec<String التي تمثّل الشعاع، ومن ثم يمكننا أن نستدعي push على المرجع المتغيّر الذي يشير إلى الشعاع لتتبع الرسائل المرسلة أثناء الاختبار. التغيير الأخير الذي يتعين علينا إجراؤه هو ضمن التأكيد assertion لمعرفة عدد العناصر الموجودة في الشعاع الداخلي، ولتحقيق ذلك نستدعي borrow على <<RefCell<Vec<String للحصول على مرجع ثابت يشير إلى الشعاع. الآن بعد أن رأيت كيفية استخدام المؤشر <RefCell<T لنتعمق في كيفية عمله. تتبع عمليات الاستعارة وقت التنفيذ عن طريق <RefCell<T نستخدم عند إنشاء مراجع متغيّرة وثابتة الصيغة & و & mut على التوالي، بينما نستخدم في <RefCell<T التابعين borrow و borrow_mut اللذين يعدّان جزءًا من واجهة برمجية آمنة تنتمي إلى <RefCell<T. يُعيد التابع borrow نوع المؤشر الذكي <Ref<T ويُعيد التابع borrow_mut نوع المؤشر الذكي <RefMut<T، وينفّذ كلا النوعين السمة Deref لذلك يمكننا معاملتهما على أنهما مراجع نمطيّة regular references. يتعقّب المؤشر <RefCell<T عدد المؤشرات الذكية النشطة حاليًا من النوعين <Ref<T و <RefMut<T، وفي كل مرة نستدعي فيها التابع borrow يزيد المؤشر <RefCell<T من عدد عمليات الاستعارة النشطة الثابتة، وعندما تخرج قيمة من النوع <Ref<T عن النطاق، ينخفض عدد الاستعارات الثابتة بمقدار واحد. يتيح لنا المؤشر <RefCell<T الحصول على العديد من الاستعارات الثابتة أو استعارة واحدة متغيّرة في أي وقت تمامًا مثل قواعد الاستعارة وقت التصريف. إذا حاولنا انتهاك هذه القواعد، سيهلع تنفيذ <RefCell<T وقت التنفيذ بدلًا من الحصول على خطأ تصريفي كما اعتدنا حصوله مع المراجع. تظهر الشيفرة 23 تعديلًا في تطبيق الدالة send من الشيفرة 22، ونحاول هنا إنشاء استعارتين نشطتين متغيّرتين لنفس النطاق عمدًا لتوضيح أن <RefCell<T سيمنعنا من فعل ذلك وقت التنفيذ. اسم الملف: src/lib.rs impl Messenger for MockMessenger { fn send(&self, message: &str) { let mut one_borrow = self.sent_messages.borrow_mut(); let mut two_borrow = self.sent_messages.borrow_mut(); one_borrow.push(String::from(message)); two_borrow.push(String::from(message)); } } [الشيفرة 23: إنشاء مرجعين متغيّرين في النطاق ذاته لملاحظة هلع <RefCell<T>] نُنشئ متغير اسمه one_borrow للمؤشر الذكي <RefMut<T الذي أُعيد من borrow_mut، ثم نُنشئ استعارةً متغيّرة أخرى بنفس الطريقة في المتغير two_borrow، مما يؤدي إلى إنشاء مرجعين متغيّرين في النطاق ذاته وهو أمر غير مسموح به. عندما ننفذ الاختبارات لمكتبتنا، تُصرَّف الشيفرة البرمجية الموجودة في الشيفرة 23 دون أي أخطاء إلا أن الاختبار سيفشل: $ cargo test Compiling limit-tracker v0.1.0 (file:///projects/limit-tracker) Finished test [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.91s Running unittests src/lib.rs (target/debug/deps/limit_tracker-e599811fa246dbde) running 1 test test tests::it_sends_an_over_75_percent_warning_message ... FAILED failures: ---- tests::it_sends_an_over_75_percent_warning_message stdout ---- thread 'main' panicked at 'already borrowed: BorrowMutError', src/lib.rs:60:53 note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace failures: tests::it_sends_an_over_75_percent_warning_message test result: FAILED. 0 passed; 1 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s error: test failed, to rerun pass `--lib` لاحظ أن الشيفرة هلعت مع الرسالة already borrowed: BorrowMutError، وهذه هي الطريقة التي يتعامل بها المؤشر <RefCell<T مع انتهاكات قواعد الاستعارة عند وقت التنفيذ. اختيار اكتشاف أخطاء الاستعارة وقت التنفيذ بدلًا من وقت التصريف كما فعلنا هنا يعني أنك من المحتمل أن تجد أخطاءً في الشيفرة الخاصة بك لاحقًا في عملية التطوير، وربما حتى عند نشر الشيفرة البرمجية الخاصة بك ووصولها لمرحلة الإنتاج. قد تتكبّد شيفرتك البرمجية أيضًا خسارةً صغيرةً في الأداء عند وقت التنفيذ وذلك نتيجة لتتبع الاستعارات عند وقت التشغيل بدلًا من وقت التصريف، ومع ذلك فإن استخدام <RefCell<T يجعل من الممكن كتابة كائن زائف يمكنه تعديل نفسه لتتبع الرسائل التي شاهدها أثناء استخدامه في سياق يسمح فقط بالقيم الثابتة. يمكنك استخدام <RefCell<T على الرغم من المقايضات للحصول على وظائف أكثر مما توفره المراجع العادية. وجود عدة مالكين للبيانات المتغيرة عن طريق استخدام كل من <Rc <T و <RefCell<T هناك طريقة شائعة لاستخدام <RefCell<T بالاشتراك مع <Rc<T، تذكر أن <Rc<T يتيح لك وجود عدة مالكين لبعض البيانات إلا أنه يمنحك وصولًا ثابتًا إلى تلك البيانات. إذا كان لديك <Rc<T يحتوي على <RefCell<T فيمكنك الحصول على قيمة يمكن أن يكون لها عدة مالكين ويمكنك تغييرها. على سبيل المثال تذكر مثال قائمة البنية في الشيفرة 18 في المقالة السابقة، إذ استخدمنا <Rc<T للسماح لقوائم متعددة بمشاركة ملكية قائمة أخرى، ونظرًا لأن <Rc<T يحتوي على قيم ثابتة فقط، فلا يمكننا تغيير أي من القيم الموجودة في القائمة بمجرد إنشائها. دعنا نضيف <RefCell<T لاكتساب القدرة على تغيير القيم في القوائم. تُظهر الشيفرة 24 أنه يمكننا تعديل القيم المخزّنة في جميع القوائم وذلك باستخدام <RefCell<T داخل تعريف Cons: اسم الملف: src/main.rs #[derive(Debug)] enum List { Cons(Rc<RefCell<i32>>, Rc<List>), Nil, } use crate::List::{Cons, Nil}; use std::cell::RefCell; use std::rc::Rc; fn main() { let value = Rc::new(RefCell::new(5)); let a = Rc::new(Cons(Rc::clone(&value), Rc::new(Nil))); let b = Cons(Rc::new(RefCell::new(3)), Rc::clone(&a)); let c = Cons(Rc::new(RefCell::new(4)), Rc::clone(&a)); *value.borrow_mut() += 10; println!("a after = {:?}", a); println!("b after = {:?}", b); println!("c after = {:?}", c); } الشيفرة 24: استخدام <<Rc<RefCell<i32 لإنشاء List يمكن تغييرها نُنشئ قيمة بحيث تكون نسخةً من النوع <<Rc<RefCell<i32 ونخزنها في متغير باسم value حتى نتمكن من الوصول إليها مباشرةً لاحقًا، ثم نُنشئ List في a مع متغاير Cons يحمل value، نحتاج هنا إلى استنساخ value بحيث يكون لكل من a و value ملكية للقيمة الداخلية 5 بدلًا من نقل الملكية من value إلى a أو استعارة a من value. نغلّف القائمة a داخل <Rc<T عند إنشاء القائمتين a و b بحيث يمكن لكلّ من القائمتين الرجوع إلى a وهو ما فعلناه في الشيفرة 18 سابقًا. نريد إضافة القيمة 10 إلى value بعد إنشاء القوائم في a و b و c، ونحقّق ذلك عن طريق استدعاء borrow_mut على value التي تستخدم ميزة التحصيل التلقائي automatic differencing التي ناقشناها سابقًا في المقال استخدام التوابع methods ضمن الهياكل structs ضمن فقرة بعنوان (أين العامل ‎->‎؟) لتحصيل <Rc<T إلى قيمة <RefCell<T الداخلية. يُعيد التابع borrow_mut المؤشر الذكي <RefMut<T، ومن ثم نستخدم عامل التحصيل عليه ونغير القيمة الداخلية. عندما ننفذ a و b و c، يمكننا أن نرى أن لجميعهم القيمة المعدلة 15 بدلًا من 5: $ cargo run Compiling cons-list v0.1.0 (file:///projects/cons-list) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.63s Running `target/debug/cons-list` a after = Cons(RefCell { value: 15 }, Nil) b after = Cons(RefCell { value: 3 }, Cons(RefCell { value: 15 }, Nil)) c after = Cons(RefCell { value: 4 }, Cons(RefCell { value: 15 }, Nil)) يا لهذه الطريقة الجميلة، فقد أصبح لدينا قيمة List ثابتة خارجيًا باستخدام <RefCell<T>، إلا أنه يمكننا استخدام التوابع الموجودة في <RefCell<T التي توفر الوصول إلى قابلية التغيير الداخلية حتى نتمكن من تعديل بياناتنا عندما نحتاج إلى ذلك. تحمينا عمليات التحقق وقت التنفيذ لقواعد الاستعارة من حالات تسابق البيانات data race وفي بعض الأحيان يكون الأمر مستحقًا لمقايضة القليل من السرعة مقابل هذه المرونة في هياكل البيانات التي لدينا. لاحظ أن <RefCell<T لا يعمل مع الشيفرة متعددة الخيوط، ويعدّ <Mutex<T الإصدار الآمن من سلسلة <RefCell<T، وسنناقش <Mutex<T لاحقًا. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Smart Pointers من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: المؤشر Rc<T>‎ الذكي واستخدامه للإشارة إلى عدد المراجع في لغة رست Rust المؤشرات الذكية Smart Pointers في رست Rust الملكية Ownership في لغة رست البرمجة بلغة رست التحقق من المراجع References عبر دورات الحياة Lifetimes في لغة رست

مبدأ الملكية ownership واضح في معظم الحالات، إذ تسمح لك الملكية بمعرفة أي متغير يملك قيمةً ما، ولكن هناك حالات تكون فيها القيمة الواحدة مملوكةً من أكثر من مالك، فمثلًا في شعبة هيكل البيانات graph data structure قد تؤشر العديد من الأضلع edges إلى العقدة node ذاتها، وبالتالي تمتلك هذه العقدة كل الأضلع التي تشير إليها. لا يجب تحرير العقدة من الذاكرة إلا في حال عدم وجود أي ضلع يشير إليها وبالتالي عدم امتلاكها من قبل أحد. يمكنك تمكين وجود عدة مالكين صراحةً باستخدام النوع Rc<T>‎ وهو اختصار لعدّ المرجع reference counting، إذ يُحصي النوع Rc<T>‎ الخاص برست عدد المراجع التي تشير إلى قيمة محددة لتحديد فيما إذا كانت تلك القيمة قيد الاستخدام أم لا، وإذا لم يكن هناك أي مراجع تشير للقيمة، عندها يمكن تحرير القيمة دون التسبب بجعل أي مرجع غير صالح. تخيل Rc<T>‎ مثل تلفاز في غرفة الجلوس، فعندما يدخل شخص الغرفة ليشاهد التلفاز يشغله، كما يمكن لآخرين القدوم للغرفة والمشاهدة أيضَا، وعندما يغادر آخر شخص الغرفة يطفئ التلفاز لأنه لم يعد يُستخدم، ولكن إذا أطفأ أحدهم التلفاز بينما يشاهده الآخرون فسيغضب الذين يشاهدون التلفاز. نستخدم النوع Rc<T>‎ عندما نريد وضع بعض البيانات في الكومة heap بحيث يقرؤها عدة أجزاءٌ مختلفة من برنامجنا ولا نستطيع معرفة أي الأجزاء سينتهي من استخدام هذه البيانات أخيرًا عند تصريف البرنامج. نستطيع جعل الجزء الأخير مالك البيانات إذا كنّا نعرفه وبذلك تُطبَّق قواعد الملكية الاعتيادية لرست عند وقت التصريف. لاحظ أن Rc<T>‎ موجود فقط للاستخدام في حالات استخدام الخيط الواحد single-threaded، وسنتحدث عن عدّ المراجع في البرامج ذات الخيوط المتعددة multithreaded لاحقًا عندما نتحدث عن التزامن concurrency. استخدام Rc‎ لمشاركة البيانات لنعاود النظر إلى قائمة البنية cons list في الشيفرة 5 من مقال المؤشرات الذكية السابق، تذكّر أننا عرفنا القائمة باستخدام Box<T‎>‎ إلا أننا سنُنشئ هذه المرة لائحتين يتشاركان ملكية قائمة ثالثة كما يوضح الشكل 3. الشكل 3: قائمة b وقائمة c يتشاركان ملكية قائمة ثالثة a ننشئ القائمة a التي تحتوي على 5 وبعدها 10، ومن ثم ننشئ قائمتين؛ قائمة b تبدأ بالقيمة 3 وقائمة c تبدأ بالقيمة 4، إذ ستستمر قيم كل من القائمتين b و c ضمن القائمة الثالثة a التي تحتوي على 5 و10، أي ستتشارك القائمتان القائمة الأولى التي تحتوي على 5 و10. لن تنجح محاولة تنفيذ هذه الحالة باستخدام تعريفنا للنوع List مع النوع Box<T>‎ كما هو موضح في الشيفرة 17: اسم الملف: src/main.rs enum List { Cons(i32, Box<List>), Nil, } use crate::List::{Cons, Nil}; fn main() { let a = Cons(5, Box::new(Cons(10, Box::new(Nil)))); let b = Cons(3, Box::new(a)); let c = Cons(4, Box::new(a)); } الشيفرة 17: شيفرة توضّح أنه ليس من المسموح استخدام قائمتين النوع Box<T>‎ مع مشاركة ملكيتهما لقائمة ثالثة عندما نصرّف الشيفرة السابقة نحصل على هذا الخطأ: $ cargo run Compiling cons-list v0.1.0 (file:///projects/cons-list) error[E0382]: use of moved value: `a` --> src/main.rs:11:30 | 9 | let a = Cons(5, Box::new(Cons(10, Box::new(Nil)))); | - move occurs because `a` has type `List`, which does not implement the `Copy` trait 10 | let b = Cons(3, Box::new(a)); | - value moved here 11 | let c = Cons(4, Box::new(a)); | ^ value used here after move For more information about this error, try `rustc --explain E0382`. error: could not compile `cons-list` due to previous error تمتلك متغايرات Cons البيانات التي تحتفظ بها، لذا عندما ننشئ القائمة b تنتقل القائمة a إلى القائمة b وتمتلك b القائمة a، ثم عندما نحاول استخدام a مجددًا عند إنشاء c لا يُسمح لنا، وذلك لأن القائمة a نُقلت. يمكننا تغيير تعريف Cons بحيث يخزّن المراجع عوضًا عن ذلك، ولكن علينا عندها تعريف معاملات دورة حياة lifetime parameters، إذ سيستطيع بذلك عنصر في القائمة أن يعيش مدّةً تساوي مدة حياة القائمة على الأقل، وهذه هي حالة العناصر الموجودة ضمن القائمة في الشيفرة 17 ولكن هذا لا ينطبق في كل حالة. عوضاً عن ذلك سنغير تعريف List لتستخدم Rc<T>‎ بدلاً من Box<T>‎ كما هو موضح في الشيفرة 18. يحفظ كل متغاير Cons قيمةً بالإضافة لمؤشر Rc<T>‎ يشير إلى List، عندما ننشئ b بدلًا من أخذ ملكية a، سننسخ Rc<List>‎ التي يحتفظ بها a وبذلك نزيد عدد المراجع من 1 إلى 2 ونجعل القائمة a والقائمة b تتشارك ملكية البيانات في Rc<List>‎، كما سننسخ أيضًا a عندما ننشئ c، وبذلك يزيد عدد المراجع من 2 إلى 3 مراجع، وفي كل مرة نستدعي Rc::clone سيزيد عدد المراجع للبيانات داخل Rc<List>‎ ولن تُحرَّر البيانات إلا إذا لم يكن هناك أي مرجع يشير إليها. اسم الملف: src/main.rs enum List { Cons(i32, Rc<List>), Nil, } use crate::List::{Cons, Nil}; use std::rc::Rc; fn main() { let a = Rc::new(Cons(5, Rc::new(Cons(10, Rc::new(Nil))))); let b = Cons(3, Rc::clone(&a)); let c = Cons(4, Rc::clone(&a)); } الشيفرة 18: تعريف List التي تستخدم Rc<T>‎ نحتاج لإضافة تعليمة use وذلك لإضافة Rc<T>‎ إلى النطاق لأنه غير موجود في البداية. أنشأنا في الدالة main قائمة تحتوي على 5 و10 وخزّناها في قيمة من نوع Rc<List>‎ جديدة ضمن a، ومن ثمّ استدعينا الدالة Rc::clone بعد أن أنشأنا b و c ومررنا مرجعًا مثل وسيط argument يشير إلى Rc<List>‎ في a. يمكننا استدعاء a.clone()‎ بدلًا من Rc::clone(&a)‎، إلا أن الطريقة الاصطلاحية في رست تستخدم Rc::clone في هذه الحالة. لا ينسخ تنفيذ Rc::clone نسخةً فعليةً deep copy للبيانات مثل باقي تنفيذات أنواع clone الأخرى، إذ يزيد استدعاء الدالة Rc::clone عدد المراجع وهو ما لا يأخذ وقتًا طويلًا، بينما يأخذ النسخ الفعلي للبيانات وقتًا طويلًا، إلا أنه يمكننا التمييز بصريًا بين النسخ الفعلي والنسخ الذي يزيد عدد المراجع باستخدام الدالة Rc::clone. نحتاج لأخذ موضوع النسخ الفعلية بالحسبان عندما نبحث عن مشاكل متعلقة بأداء الشيفرة البرمجية وذلك بإهمال استدعاءات Rc::clone. نسخ قيمة من النوع Rc‎ يزيد عدد المراجع لنغير مثالنا الموجود في الشيفرة 18 بحيث يمكننا رؤية تغيّر عدد المراجع عندما ننشئ ونحرّر مرجعًا إلى Rc<T>‎ في a. نغيّر من الدالة main في الشيفرة 19 بحيث تحتوي على نطاق داخلي حول القائمة c لكي نستطيع ملاحظة تغيّر قيمة عداد المراجع عندما تخرج c خارج النطاق. اسم الملف: src/main.rs enum List { Cons(i32, Rc<List>), Nil, } use crate::List::{Cons, Nil}; use std::rc::Rc; fn main() { let a = Rc::new(Cons(5, Rc::new(Cons(10, Rc::new(Nil))))); println!("count after creating a = {}", Rc::strong_count(&a)); let b = Cons(3, Rc::clone(&a)); println!("count after creating b = {}", Rc::strong_count(&a)); { let c = Cons(4, Rc::clone(&a)); println!("count after creating c = {}", Rc::strong_count(&a)); } println!("count after c goes out of scope = {}", Rc::strong_count(&a)); } الشيفرة 19: طباعة عدد المراجع نطبع عدد المراجع في كل نقطة يتغير فيه قيمته ضمن البرنامج، ونحصل على تلك القيمة باستدعاء الدالة Rc::strong_count. نسمّي الدالة strong_count بدلًا من count، وذلك لأن النوع Rc<T>‎ يحتوي أيضًا على weak_count، وسنستخدم weak_count في مقال لاحق عندما نتحدث عن منع دورات المراجع وتحويل Rc<T>‎ إلى Weak<T>‎. تطبع الشيفرة السابقة ما يلي: $ cargo run Compiling cons-list v0.1.0 (file:///projects/cons-list) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45s Running `target/debug/cons-list` count after creating a = 1 count after creating b = 2 count after creating c = 3 count after c goes out of scope = 2 نلاحظ أن Rc<List>‎ في a تحتوي على عدد مراجع مبدئي يساوي إلى 1، ثم يزداد العدد كل مرة نستدعي فيها clone بمقدار 1، وعندما تخرج c خارج النطاق ينقص العدد بمقدار 1. لسنا بحاجة لاستدعاء الدالة لإنقاص عدد المراجع كما نفعل عند استدعاء Rc::clone بهدف زيادة عدد المراجع، إذ يُنقص تنفيذ سمة drop من عدد المراجع تلقائيًا عندما تخرج قيمة Rc<T>‎ من النطاق. ما لا نستطيع رؤيته في هذا المثال هو خروج a من النطاق بعد خروج b في نهاية الدالة main، ويُضبط عدد المراجع فيما بعد إلى القيمة 0، وعندها تصبح Rc<List>‎ محرَّرة تمامًا. يسمح استخدام Rc<T>‎ بأن يكون لقيمة واحدة أكثر من مالك، كما أن عدد المراجع يؤكد أن القيمة لا تزال صالحةً طالما لا يزال هناك مالك. يسمح Rc<T>‎ عن طريق المراجع الثابتة immutable مشاركة البيانات بين أقسام متعددة من البرنامج للقراءة فقط. قد تخرق بعض قوانين الاستعارة -التي ناقشناها سابقًا في مقال المراجع References والاستعارة Borrowing والشرائح Slices في لغة رست- في حلقات المرجع Reference Cycles وتسببها بتسريب الذاكرة Memory Leak في لغة رست Rust إذا سمح Rc<T>‎ بوجود عدة مراجع متغيّرة أيضًا؛ إذ قد تسبب الاستعارات المتعددة المتغيّرة لنفس المكان حالة تعارض وتناقض للبيانات data race، إلا أن القدرة على تغيير البيانات مفيدة جدًا. سنناقش في القسم القادم النمط الداخلي المتغيّر interior mutability pattern، إضافةً إلى النوع RefCell<T>‎ الذي يمكن استخدامه مع Rc<T>‎ لتجاوز قيد الثبات هذا. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Smart Pointers من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: تنفيذ شيفرة برمجية عند تحرير الذاكرة cleanup باستخدام السمة Drop في لغة رست الملكية Ownership في لغة رست المؤشرات الذكية Smart Pointers في رست Rust التحقق من المراجع References عبر دورات الحياة Lifetimes في لغة رست البرمجة بلغة رست كيفية استخدام النوع HashMap لتخزين البيانات في رست Rust

أنظمة التحكم في الإصدار version control هي أدوات تسجّل جميع تغيرات الشيفرة المصدرية وتجعل من السهل استرداد الإصدارات القديمة من الشيفرات البرمجية، ويمكنك النظر إلى هذه الأدوات بكونها أدوات متطورة للتراجع عن فعل ما؛ فعلى سبيل المثال، إذا استبدلت دالةً ثم قررت لاحقًا تفضيل الدالة القديمة، يمكنك استعادة شيفرتك إلى الإصدار الأصلي، أو في حال اكتشفت خطأً جديدًا، فيمكنك العودة إلى الإصدارات السابقة لتحديد وقت ظهوره لأول مرة وأي تغيير في الشيفرة تسبب بحدوثه. يدير نظام التحكم في الإصدار الملفات أثناء إجراء التغييرات عليها، ويشابه ذلك عمل نسخة من مجلد "مشروعي" وتسميته "نسخة من مشروعي"، إذ سيتعين عليك إذا واصلت إجراء التغييرات إنشاء نسخة أخرى تسميها "نسخة 2 من مشروعي"، ثم نسخة "نسخة 3 من مشروعي" ثم "نسخة 3b من مشروعي" ثم "نسخة من مشروعي يوم الثلاثاء" وما إلى ذلك وهلم جرًّا، وقد يكون نسخ المجلدات أمرًا بسيطًا، إلا أن هذه الطريقة تصبح أقل وأقل فاعلية مع تكرارها. بدلًا من ذلك، تعلّم استخدام نظام التحكم في الإصدار، وسيوفر لك الوقت والصداع على المدى الطويل. تعدّ كل من غيت Git و Mercurial وSubversion تطبيقات شائعة للتحكم في الإصدار، إلا أن غيت هو الأكثر شيوعًا. ستتعلم في هذه المقالة كيفية إعداد الملفات لمشاريع الشيفرات البرمجية واستخدام غيت لتتبع تغيراتها. إيداعات غيت Git يتيح لك غيت Git حفظ حالة ملفات مشروعك، المسماة لقطات snapshots أو إيداعات commits، أثناء إجراء التغييرات عليها. يمكنك بهذه الطريقة العودة إلى أي لقطة سابقة إذا احتجت إلى ذلك. قد يكون الإيداع اسمًا أو فعلًا بحسب السياق، إذ يودع المبرمجون (أو يحفظون) إيداعاتهم (أو لقطاتهم)، والمصطلح الآخر للإيداع هو تسجيل الوصول check-in إلا أنه أقل شيوعًا. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن تُسهّل أنظمة التحكم في الإصدار أيضًا على فريق مطوري البرامج أن يبقوا متزامنين مع بعضهم بعضًا أثناء إجراء تغييرات على الشيفرات المشروع المصدرية، إذ يمكن للمبرمجين عندما يُجري مبرمج آخر تغييرًا ما سحب هذه التحديثات إلى حواسيبهم. يتتبع نظام التحكم في الإصدار الإيداعات الحاصلة، ومن أجراها، ومتى أجراها، جنبًا إلى جنب مع تعليقات المطورين التي تصف التعديلات. يدير نظام التحكم في الإصدار الشيفرة المصدرية للمشروع في مجلد يسمى المستودع repository -أو اختصارًا repo- ويتوجب عليك عمومًا الاحتفاظ بمستودع غيت منفصل لكل مشروع تعمل عليه. تفترض هذه المقالة أنك تعمل غالبًا بمفردك ولا تحتاج إلى ميزات غيت المتقدمة، مثل التفرع والدمج، التي تساعد المبرمجين على التعاون، ولكن حتى لو كنت تعمل بمفردك، فليس هناك مشروع برمجة صغير جدًا للاستفادة من برنامج التحكم في الإصدار. استخدام أداة Cookiecutter لإنشاء مشاريع بايثون جديدة نسمي المجلد الذي يحتوي على الشيفرة المصدرية والوثائق والاختبارات والملفات الأخرى المتعلقة بالمشروع باسم "دليل العمل" أو "شجرة العمل working tree" في أداة غيت، أو ملف المشروع عمومًا. تسمى الملفات الموجودة في دليل العمل ككل بنسخة العمل. لننشئ قبل إنشاء مستودع غيت الملفات الخاصة بمشروع بايثون. كل مبرمج لديه طريقة مفضلة لإنشاء الملفات، ومع ذلك، تتبع مشاريع بايثون اصطلاحات أسماء المجلدات والتسلسلات الهرمية. قد تتكون برامجك الأبسط من ملف "‎.py" واحد، ولكن عندما تتعامل مع مشاريع أكثر تعقيدًا، ستبدأ بتضمين ملفات "‎.py" وملفات بيانات وتوثيق واختبارات للوحدات والمزيد. يحتوي عادةً جذر مجلد المشروع على مجلد باسم src لملفات التعليمات البرمجية المصدرية "‎.py" ومجلد اختبارات لاختبارات الوحدات ومجلد مستندات لأي وثائق، مثل تلك التي تُنشأ بواسطة أداة التوثيق سفينكس Sphinx، بينما تحتوي الملفات الأخرى على معلومات المشروع وأداة الضبط على النحو التالي: ملف README.md للحصول على معلومات عامة، وملف ‎.coveragerc لتغطية أداة ضبط الشيفرة، و LICENSE.txt لترخيص برنامج المشروع، وما إلى ذلك. هذه الأدوات والملفات خارج نطاق هذه السلسلة، لكنها جديرة بالبحث عنها والتعرف إليها. تصبح عملية إعادة إنشاء الملفات الأساسية السابقة ذاتها لمشاريع البرمجة الجديدة أمرًا شاقًا مع ممارستك للبرمجة لوقتٍ أطول، ويمكنك لتسريع عملية البرمجة استخدام وحدة cookiecutter الخاصة ببايثون لإنشاء هذه الملفات والمجلدات تلقائيًا، إليك التوثيق الكامل لكل من الوحدة وبرنامج سطر الأوامر Cookiecutter. لتثبيت Cookiecutter، نفذ الأمر التالي على ويندوز: pip install --user cookiecutter أو الأمر التالي على على ماك macOS ولينكس Linux: pip3 install --user cookiecutter يتضمن هذا التثبيت برنامج سطر أوامر Cookiecutter ووحدة cookiecutter الخاصة ببايثون. قد يحذرك الخرج من تثبيت برنامج سطر الأوامر في مجلد غير مدرج في متغير PATH كما يلي: Installing collected packages: cookiecutter WARNING: The script cookiecutter.exe is installed in 'C:\Users\Al\AppData\Roaming\Python\Python38\Scripts' which is not on PATH. Consider adding this directory to PATH or, if you prefer to suppress this warning, use --no-warn-script-location. تذكّر إضافة المجلد (C:\Users\Al...\Scripts في هذه الحالة كما في الشيفرة السابقة) إلى متغير بيئة PATH. وإلا فسيتعين عليك تنفيذ Cookiecutter مثل وحدة بايثون عن طريق إدخال ملف تعريف الارتباط python -m في ويندوز، أو ملف تعريف الارتباط python3 -m في نظامي ماك أوإس ولينكس بدلًا من الاكتفاء بكتابة cookiecutter. سنُنشئ في هذه المقالة مستودعًا لوحدة تسمى wizcoin، وهي وحدة تتعامل مع العملات المعدنية من نوع galleon، و sickle و knut وهي عملات خيالية لعالم سحري. تستخدم وحدة cookiecutter قوالب لإنشاء ملفات البداية لعدة أنواع مختلفة من المشاريع. يكون القالب غالبًا مجرد رابط لموقع غيت هب GitHub.com. على سبيل المثال، يمكنك من مجلد "C:\Users\Al" إدخال ما يلي في الطرفية Terminal لإنشاء مجلد "C:\Users\Al\wizcoin" مع الملفات الاعتيادية لمشروع بايثون الأساسي. تحمّل وحدة cookiecutter بدورها القالب من غيت هب GitHub وتسألك سلسلةً من الأسئلة حول المشروع الذي تريد إنشاءه: C:\Users\Al>‎‎‎cookiecutter gh:asweigart/cookiecutter-basicpythonproject project_name [Basic Python Project]: WizCoin module_name [basicpythonproject]: wizcoin author_name [Susie Softwaredeveloper]: Al Sweigart author_email [susie@example.com]: al@inventwithpython.com github_username [susieexample]: asweigart project_version [0.1.0]: project_short_description [A basic Python project.]: A Python module to represent the galleon, sickle, and knut coins of wizard currency. يمكنك أيضًا تنفيذ python -m cookiecutter إذا حصلت على خطأ بدلًا من cookiecutter، إذ يحمّل هذا الأمر نموذجًا مُنشأ من cookiecutter-basicpythonproject، وستجد قوالبًا للعديد من لغات البرمجة على الرابط، ونظرًا لاستضافة قوالب Cookiecutter غالبًا على غيت هب، فيمكنك أيضًا كتابة ":gh" اختصارًا للرابط https://github.com في سطر الأوامر. عندما يسألك Cookiecutter أسئلة، يمكنك إما إدخال إجابة أو ببساطة الضغط على مفتاح الإدخال ENTER لاستخدام الإجابة الافتراضية الموضحة بين قوسين مربعين. على سبيل المثال، يطلب منك project_name [Basic Python Project]:‎ تسمية مشروعك، فإذا لم تدخل شيئًا سيستخدم Cookiecutter النص ‎"Basic Python Project"‎ اسمًا للمشروع، كما تساعدك هذه الإعدادات الافتراضية أيضًا لمعرفة نوع الإجابة المتوقعة. يعرض ما يلي اسم المشروع بأحرف كبيرة يتضمن مسافات: project_name [Basic Python Project]:‎ بينما يوضح اسم الوحدة بأحرف صغيرة ولا تحتوي على مسافات: module_name [basicpythonproject]:‎ لم ندخل ردًا لموجّه project_version [0.1.0]:‎، لذا فإن الإستجابة الافتراضية هي "0.1.0". يُنشئ Cookiecutter بعد الإجابة على الأسئلة مجلد wizcoin في مجلد العمل الحالي مع الملفات الأساسية التي ستحتاجها لمشروع بايثون، كما هو موضح في الشكل 1. [الشكل 1: الملفات الموجودة في مجلد wizcoin الذي أُنشئ بواسطة Cookiecutter.] لا بأس إذا كنت لا تفهم الغرض من هذه الملفات. الشرح الكامل لكل منها خارج نطاق هذه السلسلة، ولكن يحتوي الرابط على روابط وشرح وصفي لمزيد من القراءة. الآن وبعد أن أصبح لدينا ملفات البداية، دعنا نتتبعها باستخدام غيت. تثبيت غيت git قد يكون غيت git مثبتًا فعلًا على حاسوبك، وللتيقن من ذلك، نفّذ git --version من سطر الأوامر، فإذا رأيت رسالةً، مثل git version 2.29.0.windows.1، فهذا يعني أن غيت مثبتًا فعلًا، أما إذا رأيت رسالة الخطأ "الأمر غير موجود"، فيجب عليك تثبيت غيت. إذا كنت تستخدم نظام ويندوز فانتقل إلى "https://git-scm.com/download"، ثم حمّل مثبّت غيت Git installer وشغّله، أما إذا كنت تستخدم نظام التشغيل ماك macOS Mavericks (10.9)‎ أو إصدارًا أحدث، فما عليك سوى تنفيذ git --version من الطرفية وستبدأ عملية تثبيت غيت في حال عدم وجوده، كما هو موضح في الشكل 2. أما إذا كنت تستخدم أوبنتو لينكس Ubuntu أو ديبيان لينكس Debian نفذ sudo apt install git-all من الطرفية Terminal، أو إذا كنت تستخدم ريدهات لينكس Red Hat، فنفذ sudo dnf install git-all من الطرفية، وإذا كنتَ تستخدم نظامًا آخر ابحث عن إرشادات لموزعين لينكس الآخرين على git-scm.com/download/linux، وتأكد من أن عملية التثبيت نجحت عن طريق تنفيذ git --version. [الشكل 2: سيُطلب منك في المرة الأولى التي تنفّذ فيها git --version على macOS 10.9 أو أحدث بتثبيت غيت.] ضبط اسم المستخدم والبريد الإلكتروني الخاصين بغيت ستحتاج إلى ضبط اسمك وبريدك الإلكتروني بعد تثبيت غيت بحيث تتضمن إيداعاتك معلومات المؤلف (أنت)، ولفعل ذلك، نفّذ الأمر git config من الطرفية وذلك باستخدام اسمك ومعلومات بريدك الإلكتروني كما يلي: C:\Users\Al>‎‎‎git config --global user.name "Al Sweigart" C:\Users\Al>‎‎‎git config --global user.email al@inventwithpython.com تُخزن هذه المعلومات في ملف "‎.gitconfig" في المجلد الرئيسي الخاص بك، مثل "C:\Users\Al" على حاسوبك الذي يعمل بنظام ويندوز. لن تحتاج أبدًا إلى تعديل هذا الملف النصي مباشرةً، بل بدلًا من ذلك، يمكنك تغييره عن طريق تنفيذ الأمر git config كما يمكنك إظهار إعدادات ضبط غيت الحالية باستخدام الأمر git config --list. ثبيت أدوات واجهة المستخدم الرسومية لغيت GUI Git تركز هذه المقالة على أداة سطر أوامر غيت، ولكن تثبيت البرنامج الذي يضيف واجهة المستخدم الرسومية لغيت يمكن أن يساعدك في المهام اليومية. يستخدم المبرمجون المحترفون الذين يعرفون سطر أوامر غيت CLI Git أدوات واجهة المستخدم الرسومية لغيت. تحتوي صفحة الويب https://git-scm.com/downloads/guis على العديد من هذه الأدوات، مثل TortoiseGit لنظام التشغيل ويندوز و GitHub Desktop لنظام التشغيل ماك و GitExtensions لنظام التشغيل لينكس. يوضح الشكل 3 كيف تضيف أداة TortoiseGit على ويندوز رموزًا إلى أيقونات مستعرض الملفات بناءً على حالتها؛ بحيث يشير الأخضر لملفات المستودع غير المعدلة، والأحمر لملفات المستودع المعدلة (أو المجلدات التي تحتوي على ملفات معدلة)، وتغيب الرموز عن الملفات التي لم يجري تعقبها. من المؤكد أن التحقق من هذه الرموز هو أكثر سهولة من إدخال الأوامر باستمرار في طرفية للحصول على هذه المعلومات، كما تضيف TortoiseGit أيضًا أوامر في القائمة المنسدلة لتنفيذ أوامر غيت كما هو موضح في الشكل 3. يعد استخدام أدوات واجهة المستخدم الرسومية لغيت أمرًا مريحًا، إلا أنه ليس بديلًا عن تعلم أوامر سطر الأوامر الواردة في هذه المقالة. ضع في الحسبان أنك قد تحتاج يومًا ما إلى استخدام غيت على حاسوب لم تُثَبّت أدوات واجهة المستخدم الرسومية عليه. [الشكل 3: تضيف TortoiseGit لنظام التشغيل ويندوز واجهة مستخدم رسومية لتنفيذ أوامر غيت من مستعرض الملفات.] سير عمل غيت يتضمن استخدام مستودع غيت الخطوات التالية: أولًا، إنشاء مستودع غيت عن طريق تنفيذ الأمر git init أو الأمر git clone. ثانيًا، إضافة ملفات باستخدام الأمر git add <filename>‎‎‎‎ لتتبع المستودع. ثالثًا، بمجرد إضافة الملفات، يمكنك إيداع التغييرات الحاصلة فيها باستخدام الأمر: git commit -am "<descriptive commit message>‎‎‎‎"‎ وبعد ذلك أنت جاهز لإجراء التغييرات على شفرتك مجددًا. يمكنك عرض ملف التعليمات لكل من هذه الأوامر عن طريق تنفيذ git help <command>‎‎‎‎، مثل git help init أو git help add. صفحات المساعدة هذه سهلة الاستخدام والرجوع إليها على الرغم من أنها مملة وتقنية لاستخدامها مثل وسيلة تعليمية، وستتعرف على مزيد من التفاصيل بخصوص كل من هذه الأوامر لاحقًا، ولكن أولًا، تحتاج إلى فهم بعض مفاهيم غيت لتسهيل استيعاب بقية هذه المقالة. كيفية تتبع غيت لحالة الملف الملفات الموجودة في مجلد المشروع هي ملفات مُتتبعة tracked من غيت أو غير متتبعة untracked والملفات المتتبعة هي الملفات التي تُضاف وتودع في المستودع، بينما يُصنّف أي ملف آخر على أنه ملف غير متتبع. قد لا تتواجد الملفات التي لم يجري تتبعها في مجلد المشروع في مستودع غيت، بينما توجد الملفات المتتبعة بإحدى الحالات الثلاث: حالة الإيداع committed state: هي عندما يكون الملف بنسخة مجلد المشروع مطابقًا لأحدث إيداع في المستودع، وتسمى هذه الحالة أحيانًا بالحالة غير المعدلة unmodified state أو بالحالة النظيفة clean state. الحالة المعدلة modified state: هي الحالة التي يكون عندها الملف في مجلد المشروع مختلفًا عن أحدث إيداع في المستودع. الحالة المُدرجة staged state: هي عندما يُعدّل الملف وتوضع علامة عليه ليُضمَّن في الإيداع التالي، ونقول عندها أن الملف مدرج أو في منطقة الإدراج، وتُعرف منطقة الإدراج أيضًا بالفهرس index أو ذاكرة التخزين المؤقتة cache. يحتوي الشكل 4 على رسم تخطيطي لكيفية تنقّل الملف بين هذه الحالات الأربع، ويمكنك إضافة ملف لم يُتتبَّع إلى مستودع غيت، وفي هذه الحالة يُتتبَّع ويُدرج، ومن ثم يمكنك إيداع ملفات مُدرجة لوضعها في حالة الإيداع. لا تحتاج إلى أي أمر غيت لوضع الملف في الحالة الُمعدّلة؛ فبمجرد إجراء تغييرات على ملف مودع، يُصنَّف تلقائيًا على أنه في الحالة المعدلة. [الشكل 4: الحالات المحتملة لملف في مستودع غيت والتنقل بينها.] نفذ git status في أي خطوة بعد إنشاء المستودع لعرض حالة المستودع الحالية وحالة ملفاته. ستُنفذ هذا الأمر بصورةٍ متكررة أثناء عملك مع غيت. في المثال التالي، أعددت ملفات في حالات مختلفة، لاحظ كيف تظهر هذه الملفات الأربعة في خرج git status: C:\Users\Al\ExampleRepo>‎‎‎git status On branch master Changes to be committed: (use "git restore --staged <file>‎‎‎..." to unstage) 1 new file: new_file.py 2 modified: staged_file.py Changes not staged for commit: (use "git add <file>‎‎‎..." to update what will be committed) (use "git restore <file>‎‎‎..." to discard changes in working directory) 3 modified: modified_file.py Untracked files: (use "git add <file>‎‎‎..." to include in what will be committed) 4 untracked_file.py في مشروعنا هذا، يوجد new_file.py (سطر 1) الذي أُضيفَ مؤخرًا إلى المستودع وبالتالي فهو في الحالة المُدرجة. هناك أيضًا ملفان متتبعان، وهما staged_file.py (سطر 2) و modified_file.py (سطر 3)، وهما في الحالة المُدرجة والمعدلة، على التوالي، ثم هناك ملف غير مُتتبع اسمه untracked_file.py (سطر 4). يحتوي خرج git status أيضًا على تذكيرات لأوامر غيت التي تنقل الملفات إلى حالات أخرى. ما هي الفائدة من وضع الملفات في الحالة المدرجة؟ قد تتساءل ما هو الهدف من الحالة المُدرجة، لمَ لا ننتقل فقط بين التعديل والإيداع دون الملفات المُدرجة؟ التعامل مع الحالة المُدرجة مليء بالحالات الخاصة الشائكة ومصدر كبير للارتباك للمبتدئين في غيت. على سبيل المثال، يمكن تعديل الملف بعد إدراجه، مما يؤدي إلى وجود ملفات في كل من الحالات المعدلة والمُدرجة، كما هو موضح في القسم السابق. تقنيًا، لا تحتوي المنطقة المُدرجة على ملفات بقدر ما تحتوي على تغييرات، لأنه يمكن لأجزاء من ملف واحد معدل أن تكون في الحالة المدرجة، بينما لا تنتمي أجزاء أخرى لهذه الحالة. هذه هي الحالات التي تسببت بشهرة غيت إذ أنها معقدة، وغالبًا ما تكون العديد من مصادر المعلومات حول كيفية عمل غيت غير دقيقة في أحسن الأحوال ومضللة في أسوأ الأحوال. إنشاء مستودع غيت على حاسوبك غيت هو نظام تحكم في الإصدار الموزع، مما يعني أنه يخزن جميع اللقطات وبيانات المستودع الوصفية محليًا على حاسبك في مجلد يسمى "‎.git". على عكس نظام التحكم في الإصدار المركزي، لا يحتاج غيت للاتصال بخادم عبر الإنترنت لإجراء الإيداعات، مما يجعل غيت سريعًا ومتاحًا للعمل معه عندما تكون غير متصل بالإنترنت. من الطرفية، نفذ الأوامر التالية لإنشاء مجلد "‎.git". ستحتاج في نظامي ماك أو إس ولينكس، إلى تنفيذ mkdir بدلًا من md. C:\Users\Al>‎‎‎md wizcoin C:\Users\Al>‎‎‎cd wizcoin C:\Users\Al\wizcoin>‎‎‎git init Initialized empty Git repository in C:/Users/Al/wizcoin/.git/ عند تحويل مجلد إلى مستودع غيت بتنفيذ git init، تبدأ جميع الملفات الموجودة فيه بدون تتبع. بالنسبة لمجلد wizcoin الخاص بنا، يُنشئ الأمر git init مجلدًا يدعى "wizcoin/.git"، الذي يحتوي بدوره على البيانات الوصفية لمستودع غيت. يؤدي وجود هذا المجلد "‎.git" إلى جعل المجلد مستودع غيت؛ وبدونه سيكون لديك ببساطة مجموعة من ملفات الشيفرة المصدرية في مجلد عادي. لن تضطر أبدًا إلى تعديل الملفات في "‎.git" مباشرةً، لذا تجاهل هذا المجلد. في الواقع، سُميَ المجلد "‎.git" بهذا الاسم لأن معظم أنظمة التشغيل تخفي تلقائيًا المجلدات والملفات التي تبدأ أسماؤها بنقطة. الآن لديك مستودع في المجلد "C:\Users\Al\wizcoin". يُعرف المستودع الموجود على حاسبك باسم المستودع المحلي local repo؛ يُعرف المستودع الموجود على حاسوب شخص آخر باسم المستودع البعيد remote repo. هذا التمييز مهم، لأنه سيتعين عليك غالبًا مشاركة الإيداعات بين المستودعات البعيدة والمحلية حتى تتمكن من العمل مع مطورين آخرين في المشروع ذاته. يمكنك الآن استخدام الأمر git لإضافة ملفات وتتبع التغييرات داخل مجلد المشروع، إذ سترى ما يلي إذا نفذت git status في المستودع الذي أنشأته حديثًا: C:\Users\Al\wizcoin>‎‎‎git status On branch master No commits yet nothing to commit (create/copy files and use "git add" to track) يخبرك خرج هذا الأمر أنه ليس لديك أي إيداعات حتى الآن في هذا المستودع. تنفيذ أمر git status مع أمر watch أثناء استخدام أداة سطر أوامر غيت، ستنفّذ غالبًا الأمر git status لمعرفة حالة المستودع الخاص بك، وبدلًا من إدخال هذا الأمر يدويًا، يمكنك استخدام الأمر watch لتنفيذه نيابةً عنك. ينفّذ الأمر watch أمرًا معينًا بصورةٍ متكررة كل ثانيتين، مع تحديث الشاشة بأحدث خرج لها. يمكنك الحصول على أمر watch عن طريق تنزيل InventWithPython في نظام التشغيل ويندوز، أو يمكنك الحصول على أمر watch عن طريق تنزيل InventWithPython ووضع هذا الملف في مجلد "PATH"، مثل "C:\Windows"، بينما يمكنك الانتقال إلى https://www.macports.org/ في نظام ماك، لتنزيل MacPorts وتثبيته، ثم نفذ sudo ports install watch. يحتوي نظام لينكس على هذا الأمر فعلًا، وبمجرد تثبيته، افتح موجه أوامر جديد أو نافذة طرفية جديدة، ونفذ cd لتغيير المجلد إلى مجلد مستودع غيت الخاص بك، ونفذ watch "git status"‎؛ إذ سيعمل الأمر watch على تنفيذ git status كل ثانيتين، ويعرض أحدث النتائج على الشاشة. يمكنك ترك هذه النافذة مفتوحة أثناء استخدام أداة سطر أوامر غيت في نافذة طرفية مختلفة لترى كيف تتغير حالة المستودع في الوقت الفعلي، كما يمكنك فتح نافذة طرفية أخرى وتنفيذ watch "git log -oneline"‎ لعرض ملخص الإيداعات التي تفعلها، والتي يجري تحديثها أيضًا في الوقت الفعلي. تساعد هذه المعلومات في إزالة الغموض المتعلق بما تفعله أوامر غيت التي تكتبها في المستودع الخاص بك. إضافة ملفات لغيت لتعقبها يمكن فقط إيداع أو التراجع عن أو التفاعل مع الملفات المتتبعة من خلال الأمر git. نفّذ git status لمعرفة حالة الملفات في مجلد المشروع: C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master No commits yet 1 Untracked files: (use "git add <file>..." to include in what will be committed) .coveragerc .gitignore LICENSE.txt README.md --snip-- tox.ini nothing added to commit but untracked files present (use "git add" to track) لم يحدث تعقب لأي من الملفات الموجودة في مجلد "wizcoin" حاليًا (سطر 1)، ويمكننا تتبعها عن طريق إجراء إيداع أولي لهذه الملفات، الذي يكون على خطوتين: تنفيذ git add لكل ملف يجري إيداعه، ثم تنفيذ git commit لإنشاء إيداع لكل هذه الملفات، ويتتبع غيت الملف بمجرّد إيداعه. ينقل الأمر git add الملفات من حالة عدم التتبع أو الحالة المعدلة إلى الحالة المُدرجة، إذ يمكننا تنفيذ git add لكل ملف نخطط لتعديله. على سبيل المثال، git add .coveragerc و git add .gitignore و git add LICENSE.txt وما إلى ذلك، لكن هذا أمر ممل. بدلًا من ذلك، دعنا نستخدم الرمز * لإضافة عدة ملفات مرة واحدة. على سبيل المثال، يضيف git add *.py جميع ملفات "‎.py" في مجلد العمل الحالي والمجلدات الفرعية الخاصة به. لإضافة كل ملف لم يجري تعقبه، استخدم نقطة واحدة (.) لإخبار غيت بمطابقة جميع الملفات: C:\Users\Al\wizcoin>‎‎‎git add . نفّذ git status لرؤية الملفات التي أدرجتها: C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master No commits yet 1 Changes to be committed: (use "git rm --cached <file>..." to unstage) 2 new file: .coveragerc new file: .gitignore --snip-- new file: tox.ini يخبرك خرج git status عن الملفات التي ستُنفَّذ على مراحل في المرة التالية التي تنفّذ فيها git commit (سطر 1)، ويخبرك أيضًا أن هذه ملفات جديدة أُضيفت إلى المستودع (سطر 2) بدلًا من الملفات المُعدّلة الموجودة في المستودع. بعد تنفيذ git add لتحديد الملفات المراد إضافتها إلى المستودع، نفذ الأمر التالي: git commit -m "Adding new files to the repo.” و git status مرةً أخرى لعرض حالة المستودع: C:\Users\Al\wizcoin>git commit -m "Adding new files to the repo." [master (root-commit) 65f3b4d] Adding new files to the repo. 15 files changed, 597 insertions(+) create mode 100644 .coveragerc create mode 100644 .gitignore --snip-- create mode 100644 tox.ini C:\Users\Al\wizcoin>git status On branch master nothing to commit, working tree clean لاحظ أن أي ملفات مدرجة في ملف "‎.gitignore" لن تُضاف إلى منطقة الإدراج، كما سيوضح القسم التالي. تجاهل الملفات في المستودع تظهر الملفات التي لم يجري تتبعها بواسطة غيت على أنها لم غير متتبعة عند تنفيذ git status، ولكن قد ترغب في استبعاد ملفات معينة من نظام التحكم في الإصدار تمامًا أثناء كتابة الشيفرة البرمجية، وذلك حتى لا تتبعها عن طريق الخطأ. وتشمل هذه الملفات: الملفات المؤقتة في مجلد المشروع. ملفات "‎.pyc" و "‎.pyo" و "‎.pyd" التي ينشئها مُفسر بايثون عند تنفيذ برامج "‎.py". ملفات "‎.tox" و "htmlcov" والمجلدات الأخرى التي تنشئها أدوات تطوير البرامج المختلفة docs/_build. أي ملفات أخرى مجمعة أو مُنشأة يمكن إعادة إنشائها (لأن المستودع مخصص للملفات المصدرية، وليس للمنتجات المُنشأة من الملفات المصدرية). ملفات الشيفرة المصدرية التي تحتوي على كلمات مرور قاعدة البيانات أو رموز المصادقة المميزة أو أرقام بطاقات الائتمان أو غيرها من المعلومات الحساسة. لتجنب تضمين هذه الملفات، أنشئ ملفًا نصيًا باسم "‎.gitignore" يحتوي على المجلدات والملفات التي يجب ألا يتتبعها غيت مطلقًا، وسيستثني غيت بدوره هذه الملفات والمجلدات تلقائيًا من أوامر git add أو git commit، ولن تظهر عند تنفيذ git status. يبدو ملف "‎.gitignore" الذي ينشئه قالب cookiecutter-basicpythonproject على النحو التالي: # Byte-compiled / optimized / DLL files __pycache__/ *.py[cod] *$py.class --snip-- يستخدم ملف "‎.gitignore" الرمز * لأحرف البدل wildcards و # للتعليقات. يمكنك قراءة المزيد عنها على صفحة gitignore في التوثيق الرسمي. يجب عليك إضافة ملف "‎.gitignore" الفعلي إلى مستودع غيت حتى يتمكن المبرمجون الآخرون من الحصول عليه إذا استنسخوا clone مستودعك. إذا كنت تريد معرفة أي الملفات في دليل العمل قد جرى تجاهلها بناءً على الإعدادات في ‎.gitignore، فنفذ الأمر التالي: git ls-files --other --ignored --exclude-standard الخلاصة أنظمة التحكم في الإصدار منقذة المبرمجين، إذ يؤدي إيداع لقطات من الشيفرة البرمجية إلى تسهيل مراجعة تقدمك، وفي بعض الحالات، التراجع عن التغييرات التي لا تحتاج إليها. من المؤكد أن تعلُّم أساسيات نظام التحكم في الإصدار مثل غيت يوفر لك الوقت على المدى الطويل. تحتوي مشاريع بيثون عادةً على العديد من الملفات والمجلدات الافتراضية، وتساعدك وحدة cookiecutter في إنشاء نموذج أساسي للعديد من هذه الملفات. تشكل هذه الملفات الملفات الأولى التي تودعها في مستودع غيت المحلي الخاص بك. نسمي المجلد الذي يحتوي على كل هذا المحتوى مجلد العمل أو مجلد المشروع. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل ORGANIZING YOUR CODE PROJECTS WITH GIT من كتاب Beyond the Basic Stuff with Python. اقرأ أيضًا المقال السابق: تلميحات النوع Type Hints في بايثون بدء العمل مع نظام إدارة الإصدارات جيت Git مبادئ Git الأساسية

السمة الثانية المهمة لنمط المؤشرات الذكية smart pointer pattern هي السمة Drop، التي تسمح لك بتخصيص ماذا يحدث إذا كانت القيمة ستخرج من النطاق scope. يمكنك تأمين تنفيذ لسمة Drop على أي نوع، ويمكن استخدام هذه الشيفرة البرمجية لتحرير الموارد، مثل الملفات واتصالات الشبكة. قدّمنا السمة Drop في سياق المؤشرات الذكية، إذ تُستخدم وظيفة سمة Drop دائمًا عند تطبيق مؤشر ذكي، ومثال على ذلك: عندما يُحرَّر Box<T>‎ستحرّر المساحة المخصصة له في الكومة heap التي يشير إليها الصندوق box. يتوجب على المبرمج في بعض لغات البرمجة ولبعض الأنواع استدعاء الشيفرة البرمجية التي تحرّر مساحة تخزين أو موارد في كل مرة ينتهي من استخدام نسخة instance من هذه الأنواع، ومن الأمثلة على ذلك مقابض الملفات file handles والمقابس sockets أو الأقفال locks، وإذا نسي المبرمجون استدعاء تلك الشيفرة البرمجية (لتحرير مساحة التخزين والموارد)، سيزداد التحميل على النظام وسيتوقف النظام عن العمل بحلول نقطة معيّنة. يمكنك في لغة رست تحديد قسم معين من الشيفرة تُنفذ عندما تخرج قيمة ما من النطاق، إذ سيضيف المصرف هذه الشيفرة تلقائيًا ونتيجةً ذلك لا تحتاج أن تكون حذرًا بخصوص وضع شيفرة تحرير المساحة البرمجية cleanup code في كل مكان في البرنامج عندما تكون نسخة من نوع معين قد انتهت، أي لن يكون هناك أي هدر في الموارد. يمكنك تحديد الشيفرة البرمجية التي تريد تنفيذها عندما تخرج قيمة ما عن النطاق وذلك باستخدام تنفيذ سمة Drop، إذ تحتاج سمة Drop أن تطبّق تابع method واحد اسمه drop يأخذ مرجعًا متغيّرًا إلى self لينتظر استدعاء رست للدالة drop. دعنا ننفّذ drop مع تعليمات println!‎ في الوقت الحالي. توضّح الشيفرة 15 البنية CustomSmartPointer بوظيفة مخصّصة وحيدة هي طباعة Dropping CustomSmartPointer!‎ عندما تخرج النسخة عن النطاق لإظهار لحظة تنفيذ رست للخاصية drop. اسم الملف: src/main.rs struct CustomSmartPointer { data: String, } impl Drop for CustomSmartPointer { fn drop(&mut self) { println!("Dropping CustomSmartPointer with data `{}`!", self.data); } } fn main() { let c = CustomSmartPointer { data: String::from("my stuff"), }; let d = CustomSmartPointer { data: String::from("other stuff"), }; println!("CustomSmartPointers created."); } [الشيفرة 15: بنية CustomSmartPointer التي تنفّذ السمة Drop عند مكان وضع شيفرة تحرير الذاكرة] السمة Drop مضمّنة في المقدمة لذا لا نحتاج لأن نضيفها إلى النطاق. ننفّذ سمة Drop على CustomSmartPointer ونقدّم تنفيذًا لتابع drop الذي يستدعي بدوره println!‎، ونضع في متن دالة drop أي منطق نريد تنفيذه عند تخرج نسخة من النوع خارج النطاق، كما أننا نطبع نصًا هنا لنوضح كيف تستدعي رست drop بصريًا. أنشأنا في main نسختين من CustomSmartPointer ومن ثم طبعنا CutsomSmartPointers created، سيخرج CustomSmartPointer بنهاية main خارج النطاق، مما يعني أن رست ستستدعي الشيفرة التي وضعناها في تابع drop مما سيتسبب بطباعة رسالتنا النهائية، مع ملاحظة بأننا لم نستدعي التابع drop صراحةً. نحصل على الخرج التالي عندما ننفذ هذا البرنامج: $ cargo run Compiling drop-example v0.1.0 (file:///projects/drop-example) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.60s Running `target/debug/drop-example` CustomSmartPointers created. Dropping CustomSmartPointer with data `other stuff`! Dropping CustomSmartPointer with data `my stuff`! استدعت رست drop تلقائيًا عندما خرجت نُسخنا عن النطاق واستدعى drop بدوره الشيفرة البرمجية التي حددناها. تُحرَّر المتغيرات عكس ترتيب انشائها لذا تُحرَّر d قبل c. يهدف هذا المثال إلى منحك دليلًا بصريًا مُلاحَظ لكيفية عمل التابع drop، إذ أنك تحدّد عادةً شيفرة تحرير الذاكرة التي تحتاجها بدلاً من طباعة رسالة. تحرير قيمة مبكرًا باستخدام دالة std::mem::drop لسوء الحظ، ليس من السهل تعطيل خاصية drop التلقائية، إلا أن تعطيل drop ليس ضروريًا عادةً، إذ أن الهدف من سمة Drop هي أنها تحدث تلقائيًا. نريد أحياناً تحرير قيمة ما مبكراً ومثال على ذلك هو استخدام المؤشرات الذكية لإدارة الأقفال، إذ قد تضطر لإجبار تابع drop على تحرير القفل لتستطيع الشيفرة البرمجية الموجودة في النطاق ذاته الحصول عليه. لا تتيح لك راست استدعاء تابع drop الخاص بسمة Drop يدويًا، بل يجب عليك بدلاً من ذلك استدعاء دالة std::mem::drop المضمّنة في المكتبة القياسية، إذا أردت تحرير قيمة قسريًا قبل أن تخرج عن نطاقها. نحصل على خطأ تصريفي إذا أردنا استدعاء التابع drop الخاص بسمة drop يدويًا وذلك بتعديل دالة main من الشيفرة 15 كما هو موضح: اسم الملف: src/main.rs struct CustomSmartPointer { data: String, } impl Drop for CustomSmartPointer { fn drop(&mut self) { println!("Dropping CustomSmartPointer with data `{}`!", self.data); } } fn main() { let c = CustomSmartPointer { data: String::from("some data"), }; println!("CustomSmartPointer created."); c.drop(); println!("CustomSmartPointer dropped before the end of main."); } [الشيفرة 15: محاولة استدعاء تابع drop من السمة Drop يدوياً لتحرير الذاكرة المبكر] نحصل على الخطأ التالي عندما نحاول تصريف الشيفرة البرمجية السابقة: $ cargo run Compiling drop-example v0.1.0 (file:///projects/drop-example) error[E0040]: explicit use of destructor method --> src/main.rs:16:7 | 16 | c.drop(); | --^^^^-- | | | | | explicit destructor calls not allowed | help: consider using `drop` function: `drop(c)` For more information about this error, try `rustc --explain E0040`. error: could not compile `drop-example` due to previous error تبيّن لنا رسالة الخطأ هذه أنه من غير المسموح لنا استدعاء drop صراحةً. تستخدم رسالة الخطأ المصطلح مُفكّك destructor وهو مصطلح برمجي عام لدالة تنظف نسخة ما؛ والمفكّك هو مصطلح معاكس للباني constructor وهو الذي ينشئ نسخةً ما، ودالة drop في رست هي نوع من أنواع المفكّكات. لا تسمح لنا رست باستدعاء drop صراحةً لأن رست ستستدعي تلقائيًا التابع drop على القيمة في نهاية الدالة main مما سيسبب خطأ التحرير المزدوج double free لأن رست سيحاول تحرير القيمة ذاتها مرتين. لا يمكننا تعطيل إدخال drop التلقائي عندما تخرج قيمة ما عن النطاق، ولا يمكننا استدعاء التابع drop صراحةً، لذا نحن بحاجة لإجبار القيمة على أن تُنظف مبكرًا باستخدام الدالة std::mem::drop. تعمل دالة std::mem::drop بصورةٍ مختلفة عن التابع drop في سمة Drop، إذ نستدعيها بتمرير القيمة التي نريد تحريرها قسريًا مثل وسيط argument. الدالة مضمّنة في البداية لذا يمكننا تعديل الدالة main في الشيفرة 15 بحيث تستدعي الدالة drop كما في الشيفرة 16: اسم الملف: src/main.rs struct CustomSmartPointer { data: String, } impl Drop for CustomSmartPointer { fn drop(&mut self) { println!("Dropping CustomSmartPointer with data `{}`!", self.data); } } fn main() { let c = CustomSmartPointer { data: String::from("some data"), }; println!("CustomSmartPointer created."); drop(c); println!("CustomSmartPointer dropped before the end of main."); } [الشيفرة 16: استدعاء std::mem::drop لتحرير القيمة صراحةً قبل الخروج من النطاق] ينتج الخرج الآتي عن تنفيذ الشيفرة السابقة: $ cargo run Compiling drop-example v0.1.0 (file:///projects/drop-example) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.73s Running `target/debug/drop-example` CustomSmartPointer created. Dropping CustomSmartPointer with data `some data`! CustomSmartPointer dropped before the end of main. يُطبع النص "Dropping CustomSmartPointer with data some data!‎" بين النصين ".CustomSmartpointer created" و "CustomSmartPointer dropped before the end of main"، ويدلّ ذلك إلى أن شيفرة التابع drop استُدعيت لتحرير c في تلك النقطة. يمكنك استخدام شيفرة برمجية مخصصة في تطبيق سمة drop بطرق عديدة وذلك بهدف جعل عملية تحرير الذاكرة سهلة ومريحة، إذ يمكنك مثلًا استخدامها لإنشاء مُخَصص ذاكرة memory allocator خاص بك. ولا داعي لتذكر عملية تحرير الذاكرة مع سمة Drop وفي نظام رست للملكية وذلك لأن رست تفعل ذلك تلقائيًا، ولا داعي أيضًا للقلق من المشاكل الناتجة في حال تحرير قيم لا تزال قيد الاستخدام، إذ يضمن نظام الملكية أن المراجع صحيحة وأن drop يُستدعى فقط عندما تكون القيمة غير مستخدمة بعد الآن. الآن بعد أن رأينا Box<T>‎ وبعض من خصائص المؤشرات الذكية، لنرى بعض المؤشرات الذكية الأخرى المُعرفة في المكتبة القياسية. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Smart Pointers من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: معاملة المؤشرات الذكية Smart Pointers مثل مراجع نمطية Regular References باستخدام سمة Deref في لغة رست كتابة برنامج سطر أوامر Command Line بلغة رست Rust المراجع References والاستعارة Borrowing والشرائح Slices في لغة رست

تلميحات الأنواع هي موجّهات directives يمكن إضافتها في الشيفرة المصدرية لبايثون لتحديد أنواع البيانات للمتغيرات والمعاملات والقيم المُعادة، وهذا يسمح لأدوات تحليل الشيفرة الساكنة بالتأكد من أن الشيفرة الخاصة بك لا تُتسبب بأي استثناءات exceptions بسبب قيم ذات نوع خاطئ. ظهرت تلميحات الأنواع أول مرة في إصدار بايثون 3.5 ولكن بما أنها مبنية على التعليقات فيمكن استخدامها مع أي إصدار بايثون. ما هي تلميحات النوع؟ معظم اللغات البرمجية صارمة بضبط أنواع البيانات وتسمى ثابتة الأنواع static typing أي أنه يجب على المبرمجين تحديد أنواع البيانات صراحةً لكل من المتغيرات والمُعاملات والقيم المُعادة في الشيفرة المصدرية، مما يسمح للمفسّر أو المصرّف التحقق من أن الشيفرة تستخدم كل الكائنات بصورةٍ صحيحة قبل تنفيذ البرنامج. على الجانب الآخر، هنالك لغات برمجة -ومنها لغة بايثون- متساهلة في تحديد أنواع البيانات وتُسمى متغيرة أو ديناميكية الأنواع dynamic typing أي يُمكن أن تكون المتغيرات والمُعاملات والقيم المُعادة من أي نوع من البيانات ويمكن أن تغير نوعها عند تنفيذ البرنامج. تكون اللغات الديناميكية غالبًا أكثر سهولة للبرمجة عليها لأنها لا تحتاج كثيرًا إلى تحديد صريح لأنواع البيانات، إلا أنها تفتقد ميزات منع الأخطاء التي تكون موجودة في اللغات ثابتة الأنواع. عندما تكتب سطرًا من شيفرة بايثون مثل round('forty two')‎ لا تلاحظ أنك تمرر سلسلة نصية إلى دالة تقبل نوع البيانات عدد صحيح int أو عدد عشري float فقط حتى تُنفذ الشيفرة وتسبب خطأ، بينما تعطي اللغات ثابتة الأنواع تحذيرًا مسبقًا إذا أردت تعيين قيمة أو تمرير وسيط من النوع الخاطئ. تقدم تلميحات الأنواع الخاصة بلغة بايثون خيار كتابة الشيفرة بأنواع ثابتة، وتكون التلميحات بالخط الغامق كما في المثال التالي: def describeNumber(number: int) -> str: if number % 2 == 1: return 'An odd number. ' elif number == 42: return 'The answer. ' else: return 'Yes, that is a number. ' myLuckyNumber: int = 42 print(describeNumber(myLuckyNumber)) تستخدم تلميحات الأنواع النقطتين في المُعاملات والمتغيرات لفصل الاسم عن النوع ولكن بالنسبة للقيم المُرجعة يستخدم تلميح النوع السهم (‎->‎) للفصل بين أقواس تغليف تعبير def عن النوع. يلمّح نوع الدلة describeNumber()‎ أنها تأخذ قيمة عدد صحيح من أجل مُعامل number وتعيد قيمة سلسلة نصية. لا تحتاج إلى تطبيق تلميحات النوع إذا استخدمتها في مكان ما على كل جزء من البيانات في برنامجك، لكن استخدم بدلًا من ذلك طريقة كتابة تدريجية gradual typing وهو أسلوب كتابة وسطي يمنحك مرونة الكتابة الديناميكية وأمان الكتابة الساكنة وبهذا يمكننا إضافة تلميحات الأنواع لأنواع معينة من المتغيرات والمعاملات والقيم المُرجعة، إلا أنه كلما زادت تلميحات الأنواع في برنامجك كلما زادت المعلومات التي تأخذها أدوات تحليل الشيفرة الساكنة لمتابعة المشاكل المحتملة في البرنامج. لاحظ في المثال السابق أن أسماء الأنواع المحددة تطابق أسماء الدوال البانية int()‎ و str()‎، للصنف والنوع ونوع البيانات المعنى ذاته في بايثون، إذ تجد في أي نسخة مكونة من أصناف أن اسم الصنف مماثلٌ لاسم النوع: import datetime 1 noon: datetime.time = datetime.time(12, 0, 0) class CatTail: def __init__(self, length: int, color: str) -> None: self.length = length self.color = color 2 zophieTail: CatTail = CatTail(29, 'grey') لدى المتغير noon تلميح النوع datetime.time (سطر 1) لأنه كائن time (المعرف في وحدة datetime)، وللكائن zophieTail أيضًا نوع التلميح CatTail (سطر 2)، وذلك لأنه كائن لصنف CatTail الذي أنشأناه بتعليمة class. تُطبَّق تلميحات الأنواع تلقائيًا لكل الأصناف الفرعية للنوع المحدد، فمثلًا يمكن ضبط متغير تلميح النوع dict لأي قيمة مسار وأيضًا لأي قيم collection.OrderedDict و collection.defaultdict لأن هذه الأصناف هي أصناف فرعية للصنف dict. سنتكلم لاحقًا عن الأصناف الفرعية بتفصيل أكبر. لا تحتاج عادةً أدوات تحقق النوع الساكنة إلى تلميحات أنواع للمتغيرات، لأن أدوات التحقق من أنواع البيانات تستدلّ على النوع type inference من تعبير الإسناد الأول للمتغير. على سبيل المثال، يمكن لمتحقق النوع الاستدلال بأن spam في السطر spam = 42 يجب أن يحتوي تلميح نوع int، إلا أنه يُفضل ضبط تلميح نوع بكل الأحوال. أي تغيير مستقبلي للنوع float كما في spam = 42.0 سيسبب بتغيير في النوع المُستدلّ مما قد لا يكون متوافقًا مع رغبتك، إذ يُفضّل إجبار المبرمج ليغير تلميح النوع عند تغيير القيمة للتأكد أنه غيّر النوع متقصدًا بدلًا من تغيير عَرَضي خاطئ. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن استخدام محللات صارمة مع أنواع البيانات على الرغم من أن بايثون تدعم صياغة تلميحات الأنواع إلا أن مفسر بايثون يتجاهلها كليًّا؛ فإذا نفذت برنامج بايثون يمرر متغيرًا من نوع غير صالح للدالة، فستتصرف بايثون كأن تلميحات النوع غير موجودة. بمعنى آخر، لا تتسبب تلميحات النوع بأن يجري مفسر بايثون أي تحقق من الأنواع وقت التنفيذ، إذ أنها موجودةٌ فقط لتخدم أدوات التحقق من أنواع البيانات التي تحلل الشيفرة قبل تنفيذ البرنامج وليس أثناء تنفيذ البرنامج. نسمي هذه الأدوات بأدوات التحليل الثابتة static analyzers tools، لأنها تحلل الشيفرة المصدرية قبل تنفيذ البرنامج، بينما تحلّل أدوات التحليل وقت التنفيذ runtime analysis tools أو أدوات التحليل الديناميكي dynamic analysis tools البرامج وقت التنفيذ. قد تبدو لك الأمور مثيرة للحيرة الآن، إذ تشير الكلمتين ساكن وديناميكي إلى تنفيذ البرنامج بينما تشير الكتابة ثابتة الأنواع static typing ومتغيرة الأنواع dynamic typing إلى كيفية التصريح عن أنواع البيانات للمتغيرات والدوال. بايثون لغةٌ تُكتب ديناميكيًا ولديها أدوات تحليل ساكنة مثل Mypy مكتوبةٌ لأجلها. تثبيت وتشغيل Mypy على الرغم من أن بايثون لا تحتوي على أداة تحقق من الأنواع رسميًا، إلا أن Mypy تُعدّ أشهر أداة خارجية للتحقق من النوع، ويمكنك تثبيتها باستخدام pip عن طريق تنفيذ الأمر التالي: python -m pip install -user mypy شغل python3 بدلًا من python على ماك أو إس macOS ولينكس Linux. تتضمن أدوات التحقق من النوع الأُخرى المعروفة Pyright الخاص بمايكروسوفت و Pyre الخاص بفيسبوك و Pytype الخاص بجوجل. لتشغيل متحقق النوع، افتح سطر الأوامر أو نافذة طرفية ونفّذ أمر python -m mypy لتنفيذ الوحدة مثل تطبيق، ومرّر اسم ملف شيفرة بايثون ليتحقق منه. نتحقق في هذا المثال من الشيفرة لبرنامج مثال أُنشئ في ملف اسمه example.py: C:\Users\Al\Desktop>python –m mypy example.py Incompatible types in assignment (expression has type "float", variable has type "int") Found 1 error in 1 file (checked 1 source file) لا يخرِج متحقق النوع شيئًا إذا لم توجد أي مشكلة ويطبع رسائل خطأ عدا ذلك، ففي هذا المثال هناك مشكلة في ملف example.py في السطر 171 لأن المتغير المُسمى spam لديه تلميح نوع int ولكن تُسند إليه قيمة float، وقد يسبب هذا فشلًا ويجب التحقق منه. قد تكون بعض رسائل الخطأ صعبة الفهم للوهلة الأولى، ويمكن أن يعطي Mypy عددًا كبيرًا من الأخطاء المحتملة أكثر مما نستطيع ذكره هنا. أسهل طريقة لمعرفة ماذا يعني كل خطأ هو البحث عنه على الويب، ويمكنك البحث عن شيء شبيه بما يلي: " أنواع الإسناد غير المتوافقة في Mypy" أو Mypy incompatible types in assignment. يُعد تنفيذ Mypy من سطر الأوامر في كل مرة تغيّر فيها الشيفرة أمرًا غير فعال، وللحصول على استخدام أفضل من متحقق النوع يجب عليك ضبط بيئة التطوير المتكاملة IDE أو محرر النصوص الخاص بك ليعمل في الخلفية، فبهذه الطريقة سيبقى المحرر ينفّذ Mypy أثناء كتابة الشيفرة ويظهر أي أخطاء في المحرر. يبين الشكل 1 الأخطاء من المثال السابق في محرر النصوص Sublime Text. [الشكل 1: إظهار محرر النصوص Sublime Text للأخطاء من Mypy] تختلف خطوات ضبط محرر النصوص أو بيئة التطوير المتكاملة للعمل على Mypy اعتمادًا على أي محرر نصوص أو بيئة تطوير متكاملة مُستخدمة. يمكنك إيجاد الخطوات على الويب عن طريق البحث عن "ضبط Mypy على <اسم بيئة التطوير المتكاملة الخاصة بك>" أو "ضبط تلميحات النوع على <اسم بيئة التطوير المتكاملة الخاصة بك>" أو ما شابه، وإذا فشل كل شيء أخر يمكنك دائما تنفيذ Mypy من سطر الأوامر أو نافذة الطرفية. إعلام Mypy بتجاهل الشيفرة ربما تريد كتابة شيفرة ولا ترغب بأن ترى تحذيرات تلميح النوع لهذه الشيفرة، ولربما يظهر لأداة التحليل الساكنة أن السطر يستخدم النوع الخاطئ ولكنه يكون صالحًا وقت تنفيذ البرنامج. يمكنك تجاهل أي تحذير تلميح نوع بإضافة تعليق ‎# type: ignore في نهاية السطر، إليك مثالًا عن ذلك: def removeThreesAndFives(number: int) -> int: number = str(number) # type: ignore number = number.replace('3', '').replace('5', '') # type: ignore return int(number) يمكننا ضبط متغير العدد الصحيح إلى سلسلة نصية مؤقتًا لإزالة كل أرقام 3 و5 من العدد الصحيح المُمرر إلى removeThreesAndFives()‎، يتسبب ذلك بتحذير متحقق النوع من أول سطرين من الدالة لذا سنضيف تلميح النوع ‎# ‎type: ignore لهذه الأسطر لتجاهل تحذيرات متحقق النوع. استخدم ‎# type: ignore باعتدال، إذ يفتح تجاهل التحذيرات من متحقق النوع المجال للأخطاء بأن تتسلل إلى الشيفرة الخاصة بك، ويمكنك دائمًا إعادة كتابة الشيفرة الخاصة بك حتى لا تظهر هذه التحذيرات، فمثلًا إذا أنشأنا متغيرًا باستخدام numberAsStr = str(number)‎ أو بدلنا الأسطر الثلاثة باستخدام سطر شيفرة واحد كما يلي: return int(str(number.replace('3', '').replace('5', '')))‎ يمكننا تجنب استخدام المتغير number في عدة أنواع. لا نريد هنا تجاهل التحذيرات عن طريق تغيير تلميح النوع للمُعامل إلى union[int, str]‎ لأن هدف المعامل هو السماح بالأعداد الصحيحة فقط. ضبط تلميحات النوع لأنواع متعددة يمكن أن تحتوي متغيرات ومعاملات والقيم المُعادة الخاصة بلغة بايثون على العديد من أنواع البيانات، ولملائمة ذلك يمكن تحديد تلميحات الأنواع عن طريق استيراد Union من الوحدة المضمنة typing وتحديد مجال الأنواع داخل الأقواس المربعة بعد اسم الصنف Union. from typing import Union spam: Union[int, str, float] = 42 spam = 'hello' spam = 3.14 في هذا المثال، يحدد تلميح النوع Union[int, str, float]‎ أنه يمكن ضبط spam إلى عدد صحيح أو سلسلة نصية أو رقم عشري. لاحظ أنه من الأفضل استخدام الشكل from typing import x من تعبير import بدلًا من الشكل import typing ومن ثم استخدام الكتابة المطولة باستمرار من أجل تلميحات النوع في كل البرنامج. يمكن تحديد أنواع بيانات متعددة في المواقف التي يمكن أن تعيد فيها المتغيرات أو القيم المُعادة قيمة None بالإضافة إلى نوع آخر. ضع None داخل أقواس معقوفة بدلًا من NoneType لإضافة NoneType الذي هو نوع القيمة None في تلميح النوع. تقنيًا، ليس NoneType معرّفًا مبنيًا مسبقًا built-in identifier كما هو الحال مع int أو str. الأفضل من ذلك، بدلًا من استخدام Union[str, None]‎ على سبيل المثال، يمكنك استيراد Optional من الوحدة Optional[str]‎؛ يعني تلميح النوع هذا أن التابع أو الدالة قد تُعيدان None بدلًا من القيمة للنوع المتوقع، إليك مثالًا عن ذلك: from typing import Optional lastName: Optional[str] = None lastName = 'Sweigart' يمكن ضبط المتغير lastName في هذا المثال إلى قيمة None أو str، ولكن من الأفضل التقليل من استخدام Union و Optimal، إذ كلما قل عدد الأنواع التي تسمح بها المتغيرات والدوال كلما كانت الشيفرة أبسط، والشيفرة البسيطة أقل عرضةً للأخطاء من الشيفرة المعقدة. تذكر الحكمة الفضلى في بايثون أن البسيط أفضل من المعقد، فمن أجل الدوال التي تُعيد None للإشارة إلى خطأ ما، جرّب استخدام استثناء بدلًا من ذلك. يمكنك استخدام تلميح النوع Any (أيضًا من وحدة typing) لتحديد أن المتغير أو المعامل أو القيمة المُعادة يمكن أن تكون من أي نوع بيانات: from typing import Any import datetime spam: Any = 42 spam = datetime.date.today() spam = True يسمح تلميح النوع Any في هذا المثال بضبط المتغير spam إلى قيمة من أي نوع من البيانات، مثل int أو datetime.date أو bool، كما يمكنك أيضًا استخدام object مثل تلميح نوع لأن هذا هو الصنف الأساسي لكل أنواع البيانات في بايثون، ولكن Any هو تلميح مفهوم أكثر من object. استخدم Any باعتدال كما هو الأمر مع Union و Optional، إذ أنك ستفقد مزايا التحقق من النوع إذا ضبطت كل المتغيرات والمعاملات والقيم المرجعة الخاصة بك إلى نوع التلميح Any. الفرق بين تحديد تلميح النوع Any وعدم تحديد أي تلميح نوع هو أن Any توضح صراحةً أن المتغير أو التابع يقبل القيم من أي نوع، بينما يشير غياب تلميح النوع إلى أن المتغير أو التابع لم يُلمَّح لنوعه بعد. ضبط تلميحات النوع لكل من القوائم والقواميس وغيرها يمكن للقوائم lists والقواميس dictionaries والصفوف tuples والمجموعات sets وحاويات البيانات الأخرى أن تحتفظ بقيم أخرى، فإذا حددت list على أنها تلميح النوع للمتغير، يجب على هذا المتغير أن يحتوي على قائمة، إلا أنه من الممكن أن تحتوي تلك القائمة على قيمة من أي نوع. لا تسبب الشيفرة التالية أي اعتراضات من متحقق النوع: spam: list = [42, 'hello', 3.14, True] يجب استخدام تلميح النوع List الخاص بالوحدة typing للتصريح بالتحديد عن أنواع البيانات داخل القائمة. لاحظ أن List مكتوبةٌ بحرف كبير "L" لتمييزها عن نوع البيانات list: from typing import List, Union 1 catNames: List[str] = ['Zophie', 'Simon', 'Pooka', 'Theodore'] 2 numbers: List[Union[int, float]] = [42, 3.14, 99.9, 86] يحتوي المتغير catNames في هذا المثال على قائمة من السلاسل النصية، لذا نضبط بعد استيراد List من الوحدة typing تلميح النوع إلى List[str]‎ (السطر 1)، وينظر متحقق النوع إلى أي استدعاء للتابعين append()‎ أو insert()‎ أو أي شيفرة أخرى تضع قيمة غير السلسلة النصية في القائمة. يمكننا ضبط تلميح النوع باستخدام Union إذا احتوت القائمة على أنواع متعددة، إذ يمكن مثلًا للقائمة numbers أن تحتوي على قيم ذات عدد صحيح أو عدد عشري، لذا نضبط تلميح النوع إلى ‎List[Union[int, float]]‎ (السطر 2). لدى وحدة typing اسم بديل آخر لكل نوع حاوية، إليك قائمةً بأسماء الأنواع البديلة لأنواع الحاويات المعروفة في بايثون: List هي لنوع البيانات list. Tuple هي لنوع البيانات tuple. Dict هي لنوع البيانات القاموس dict. Set هي لنوع البيانات set. FrozenSet هي لنوع البيانات frozenset. Sequence هي لنوع البيانات list و tuple وأي نوع آخر من أنواع البيانات المتسلسلة. Mapping هي لنوع البيانات القاموس dict و set و frozenset وأي نوع آخر من أنواع بيانات الربط. ByteString هي لأنواع bytes و bytearray و memoryview. إليك قائمة كاملة للأنواع. النقل العكسي لتلميحات النوع باستخدام التعليقات النقل العكسي Backporting هي عملية أخذ الميزات من إصدار جديد من البرنامج ونقلها (أي تكييفها وإضافتها) إلى نسخة أقدم. ميزة تلميحات النوع لبايثون جديدةٌ للإصدار 3.5 ولكن يمكن لشيفرة بايثون التي تُنفذ بإصدار مفسر أقدم من 3.5 استخدام تلميحات النوع بوضع معلومات النوع في التعليقات. استخدم التعليق السطري بعد تعبير الإسناد من أجل المتغيرات، ومن أجل الدوال والتوابع اكتب تلميح النوع على السطر الذي يلي تعبير def. ابدأ بالتعليق باستخدام type متبوعًا بنوع البيانات. إليك مثالًا عن شيفرة تحتوي على تلميحات النوع في التعليقات: 1 from typing import List 2 spam = 42 # type: int def sayHello(): 3 # type: () -> None """The docstring comes after the type hint comment.""" print('Hello!') def addTwoNumbers(listOfNumbers, doubleTheSum): 4 # type: (List[float], bool) -> float total = listOfNumbers[0] + listOfNumbers[1] if doubleTheSum: total *= 2 return total لاحظ أنه حتى مع استخدامك لتنسيق التعليق الخاص بتلميح النوه فأنت لا تزال بحاجة لاستيراد الوحدة typing (سطر 1)، إضافةً لأي نوع اسم بديل تستخدمه في التعليقات. لا تحتوي الإصدارات الأقدم من 3.5 وحدة typing في مكتبتها الافتراضية، لذا عليك تثبيت typing بصورةٍ منفصلة عن طريق تنفيذ هذا الأمر: python -m pip install --user typing شغل python3 بدلًا من python في ماك أو إس ولينكس. لضبط المتغير spam إلى عدد صحيح نضيف ‎# ‎type: int مثل تعليق بنهاية السطر (سطر 2). من أجل الدوال يجب أن يضم التعليق قوسين مع فاصلة تفصل قتئمة تلميح الأنواع بنفس ترتيب المعاملات. يجب أن يكون للدوال التي تحتوي على صفر معامل قوسين فارغين (سطر 3)، كما يجب الفصل بين المعاملات المتعددة إذا وجدت داخل القوسين بفواصل (سطر 4). تنسيق التعليق ذي تلميح النوع أصعب للقراءة من التنسيق العادي، لذا استخدمه فقط من أجل الشيفرة التي تنفذها إصدارات بايثون أقدم من 3.5. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل COMMENTS, DOCSTRINGS, AND TYPE HINTS من كتاب Beyond the Basic Stuff with Python. اقرأ أيضًا المقال السابق: التعليقات Comments وأنواعها في لغة بايثون أساسيات البرمجة بلغة بايثون الدليل السريع إلى لغة البرمجة بايثون

يسمح لك تطبيق سمة Deref بتخصيص سلوك عامل التحصيل dereference operator * (انتبه عدم الخلط مع عامل عمليات الضرب أو عامل glob) يمكننا عند تطبيق deref بطريقة معينة تسمح بمعاملة المؤشرات الذكية smart pointers مثل مراجع نمطية، كتابة الشيفرة البرمجية بحيث تعمل على المراجع وتُستخدم بالمؤشرات الذكية أيضًا. لننظر أولًا إلى كيفية عمل عامل التحصيل مع المراجع النمطية regular references، ومن ثم سنحاول تعريف نوع مخصص يتصرف مثل Box<T>‎، وسنرى سبب عدم عمل عامل التحصيل مثل مرجع على النوع المخصص المعرف حديثاً. سنكتشف كيف يسمح تطبيق سمة Deref للمؤشرات الذكية بأن تعمل بطريقة مماثلة للمراجع، ثم سننظر إلى ميزة التحصيل القسري deref coercion في رست وكيف تسمح لنا بالعمل مع المراجع أو المؤشرات الذكية. ملاحظة: هناك فرق كبير بين النوع MyBox<T>‎ الذي سننشئه و Box<T>‎ الحقيقي: إذ لن يخزن إصدارنا منه البيانات على الكومة heap، وسنركز في مثالنا هذا على السمة deref، فمكان تخزين البيانات ليس مهمًا بقدر أهمية السلوك المشابه لسلوك المؤشر. تتبع المؤشر للوصول إلى القيمة المرجع النمطي هو نوع من المؤشرات، ويمكنك التفكير بالمؤشر على أنه سهم يشير إلى قيمة مخزنة في مكان آخر. أنشأنا في الشيفرة 6 مرجعًا إلى قيمة من النوع i32 ومن ثم استخدمنا عامل التحصيل لتتبع هذا المرجع وصولًا إلى القيمة. اسم الملف: src/main.rs fn main() { let x = 5; let y = &x; assert_eq!(5, x); assert_eq!(5, *y); } [الشيفرة 6: استخدام عامل التحصيل لتتبع المرجع وصولًا إلى قيمة من النوع i32] يخزّن المتغير x قيمةً من النوع i32 هي 5. ضبطنا قيمة y بحيث تساوي مرجعًا إلى المتغير x، ويمكننا التأكد أن x تساوي 5، ولكن إذا أردنا التأكد من قيمة y علينا استخدام ‎*y لتتبع المرجع وصولًا للقيمة التي يدل عليها لتحصيلها (هذا هو السبب في حصول عملية التحصيل على اسمها)، وذلك لكي يستطيع المصرّف أن يقارنها مع القيمة الفعلية. نستطيع الحصول على قيمة العدد الصحيح y بعد تحصيل y وهي القيمة التي تشير على ما يمكن مقارنته مع 5. نحصل على الخطأ التالي عند التصريف إذا حاولنا كتابة assert_eq!(5,y);‎: $ cargo run Compiling deref-example v0.1.0 (file:///projects/deref-example) error[E0277]: can't compare `{integer}` with `&{integer}` --> src/main.rs:6:5 | 6 | assert_eq!(5, y); | ^^^^^^^^^^^^^^^^ no implementation for `{integer} == &{integer}` | = help: the trait `PartialEq<&{integer}>` is not implemented for `{integer}` = help: the following other types implement trait `PartialEq<Rhs>`: f32 f64 i128 i16 i32 i64 i8 isize and 6 others = note: this error originates in the macro `assert_eq` (in Nightly builds, run with -Z macro-backtrace for more info) For more information about this error, try `rustc --explain E0277`. error: could not compile `deref-example` due to previous error مقارنة مرجع لرقم مع رقم غير مسموح لأنهما من نوعين مختلفين ويجب علينا استخدام عامل التحصيل لتتبع المرجع وصولًا إلى القيمة التي يشير إليها. استخدام Box‎ مثل مرجع يمكننا إعادة كتابة الشيفرة البرمجية في الشيفرة 6 باسخدام Box<T>‎ بدلاً من مرجع، وذلك عن طريق استخدام عامل التحصيل الذي استخدمناه على Box<T>‎ كما هو موضح في الشيفرة 7 بطريقة مماثلة لعمل عامل التحصيل المُستخدم في الشيفرة 6: اسم الملف:src/main.rs fn main() { let x = 5; let y = Box::new(x); assert_eq!(5, x); assert_eq!(5, *y); } [الشيفرة 7: استخدام عامل التحصيل على Box<i32>‎] الفرق الأساسي بين الشيفرة 7 والشيفرة 6 هو أننا حددنا y هنا لتكون نسخةً instance عن Box<T>‎ وتشير إلى قيمة منسوخة من x بدلًا من أن تكون مرجعًا يشير إلى قيمة x، ويمكننا في التوكيد assertion الأخير استخدام عامل التحصيل لتتبُّع مؤشر Box<T>‎ بالطريقة ذاتها التي اتبعناها عندما كان المرجع هو y. سنبحث تاليًا عن الشيء الذي يميّز Box<T>‎ ليسمح لنا باستخدام عامل التحصيل بتعريف نوع خاص بنا. تعريف المؤشر الذكي الخاص بنا دعنا نبني مؤشرًا ذكيًا خاصًا بنا بصورةٍ مماثلة للنوع Box<T>‎ الذي تزودنا به المكتبة القياسية لملاحظة كيف أن المؤشرات الذكية تتصرف على نحوٍ مختلف عن المراجع افتراضيًا، وسننظر بعدها إلى كيفية إضافة قدرة استخدام عامل التحصيل. النوع Box<T>‎ معرفٌ مثل هيكل صف tuple struct بعنصر واحد، لذا نعرّف في الشيفرة 8 نوع MyBox<T>‎ بالطريقة ذاتها، كما نعرف أيضاً دالة new لتطابق الدالة new المعرفة في Box<T>‎. اسم الملف: src/main.rs struct MyBox<T>(T); impl<T> MyBox<T> { fn new(x: T) -> MyBox<T> { MyBox(x) } } fn main() {} [الشيفرة 8: تعريف النوع MyBox<T>‎] نعرف بنية بالاسم MyBox ونعرف معاملًا مُعمّمًا ‎‏generic ‏ ‎T‏ لأننا نريد لنوعنا أن يحتفظ بكل أنواع القيم. نوع MyBox هو صف tuple بعنصر واحد من النوع T. تأخذ دالة MyBox::new معاملًا واحدًا من النوع T وتُعيد نسخةً من MyBox تحتفظ بالقيمة المُمرّرة. لنجرب إضافة دالة main الموجودة في الشيفرة 7 إلى الشيفرة 8 ونعدلّها بحيث تستخدم النوع MyBox<T>‎ الذي عرفناه بدلًا من Box<T>‎. لن تُصّرف الشيفرة 9 لأن رست لا تعرف كيفية تحصيل قيمة MyBox. اسم الملف: src/main.rs struct MyBox<T>(T); impl<T> MyBox<T> { fn new(x: T) -> MyBox<T> { MyBox(x) } } fn main() { let x = 5; let y = MyBox::new(x); assert_eq!(5, x); assert_eq!(5, *y); } [الشيفرة 9: محاولة استخدام Mybox<T>‎ بطريقة استخدام المراجع وBox<T>‎] إليك الخطأ التصريفي الناتج عن الشيفرة السابقة: $ cargo run Compiling deref-example v0.1.0 (file:///projects/deref-example) error[E0614]: type `MyBox<{integer}>` cannot be dereferenced --> src/main.rs:14:19 | 14 | assert_eq!(5, *y); | ^^ For more information about this error, try `rustc --explain E0614`. error: could not compile `deref-example` due to previous error لا يمكن تحصيل النوع MyBox<T>‎ الخاص بنا لأننا لم نطبق هذه الميزة على نوعنا، ولتطبيق التحصيل باستخدام العامل *، نطبّق السمة Deref. معاملة النوع مثل مرجع بتطبيق السمة Deref لتطبيق السمة نحن بحاجة تأمين تطبيقات لتوابع السمة المطلوبة كما ذكرنا سابقًا، إذ تحتاج السمة Deref الموجودة في المكتبة القياسية لتطبيق تابع واحد اسمه deref يستعير self ويعيد مرجعًا للبيانات الداخلية. تحتوي الشيفرة 10 على تطبيق Deref لإضافة تعريف MyBox: اسم الملف: src/main.rs use std::ops::Deref; impl<T> Deref for MyBox<T> { type Target = T; fn deref(&self) -> &Self::Target { &self.0 } } struct MyBox<T>(T); impl<T> MyBox<T> { fn new(x: T) -> MyBox<T> { MyBox(x) } } fn main() { let x = 5; let y = MyBox::new(x); assert_eq!(5, x); assert_eq!(5, *y); } [الشيفرة 10: تطبيق Deref على MyBox<T>‎] نعرّف في السطر type Target = T;‎ نوعًا مرتبط associated type لسمة Deref لتستخدمه، وتختلف الأنواع المرتبطة قليلًا في تعريف المعاملات المعمّمة، ولكن لا داعي للقلق بخصوصها حاليَا إذ سنتطرق لهذا الموضوع لاحقًا. نكتب في متن التابع deref المرجع ‎&self.0 بحيث يُعيد deref مرجعًا للقيمة التي نريد الوصول إليها باستخدام العامل * (تذكر سابقًا أن ‎.0 تصل إلى القيمة الأولى في هيكل الصف). تستطيع الدالة main في الشيفرة 9 التي تستدعي * على القيمة MyBox<T>‎ أن تُصرّف الآن مع نجاح التأكيدات. يستطيع المصرّف أن يحصّل المراجع & فقط بدون سمة Deref، إذ يعطي تابع deref المصرف القدرة على أن يأخذ القيم من أي نوع يطبق Deref وأن يستدعي التابع deref للحصول على مرجع & يعرف كيفية تحصيله. عندما أدخلنا ‎*y في الشيفرة 9، نفذت رست الشيفرة التالية خلف الكواليس: *(y.deref()) تستبدل رست العامل * باستدعاء للتابع deref ومن ثم إلى تحصيل عادي حتى لا نحتاج إلى التفكير فيما إذا كنا نريد استدعاء تابع deref، وتسمح لنا ميزة رست هذه بكتابة شيفرة برمجية تعمل بالطريقة نفسها سواءً أكان لدينا مرجع عادي أو نوع يطبق Deref. يعود السبب في إعادة تابع deref المرجع إلى قيمة وأن التحصيل العادي خارج القوسين في ‎*(y.deref())‎ لا يزال ضروريًا إلى نظام الملكية؛ فإذا أعاد التابع deref القيمة مباشرة بدلاً من مرجع للقيمة فإن القيمة ستنتقل خارج self، ولا نريد أن نأخذ ملكية القيمة الداخلية في MyBox<T>‎ في هذه الحالة وفي معظم الحالات التي نستخدم فيها معامل التحصيل. لاحظ أن المعامل * يُستبدل باستدعاءٍ للتابع deref ثم استدعاء للمعامل * مرةً واحدةً وذلك في كل مرة نستخدم * في شيفرتنا البرمجية. ينتهي بنا المطاف بقيمة من النوع i32 تُطابق "5" في assert_eq!‎ في الشيفرة 9 وذلك لأن عملية استبدال المعامل * لا تُنفّذ إلى ما لا نهاية. التحصيل القسري الضمني مع الدالات والتوابع يحوّل التحصيل القسري المرجع من نوع يطبق السمة Deref إلى مرجع من نوع آخر، فمثلاً يحوّل التحصيل القسري ‎&String إلى ‎&str لأن String يطبق السمة Deref بطريقة تُعيد ‎&str. التحصيل القسري هو عملية ملائمة في رست تُجرى على وسطاء arguments الدوال والتوابع وتعمل فقط على الأنواع التي تطبق السمة Deref، وتحصل هذه العملية تلقائيًا عندما نمرر مرجعًا لقيمة ذات نوع معين مثل وسيط لدالة أو تابع لا يطابق نوع المعامل في تعريف الدالة أو التابع. تحوِّل سلسلةً من الاستدعاءات إلى التابع deref النوع المُقدم إلى نوع يحتاجه المعامل. أُضيف التحصيل القسري إلى رست بحيث لا يضطر المبرمجون الذين يكتبون استدعاءات لدالات وتوابع إلى إضافة العديد من المراجع الصريحة والتحصيلات باستخدام & و *، كما تسمح لنا خاصية التحصيل القسري أيضاً بكتابة شيفرة برمجية تعمل لكل من المراجع أو المؤشرات الذكية في الوقت ذاته. لمشاهدة عمل التحصيل القسري عمليًا، نستخدم النوع MyBox<T>‎ الذي عرفناه في الشيفرة 8 بالإضافة إلى تطبيق Deref الذي أضفناه في الشيفرة 10. توضح الشيفرة 11 تعريف دالة تحتوي على معامل شريحة سلسلة نصية string slice: اسم الملف: src/main.rs fn hello(name: &str) { println!("Hello, {name}!"); } fn main() {} [الشيفرة 11: الدالة hello التي تحتوي على معامل name من النوع ‎&str] بإمكاننا استدعاء الدالة hello باستخدام شريحة سلسلة نصية بمثابة وسيط مثل hello(“Rust”);‎. يجعل التحصيل القسري استدعاء hello مع مرجع للقيمة MyBox<String>‎ ممكنًا كما هو موضح في الشيفرة 12: اسم الملف: src/main.rs use std::ops::Deref; impl<T> Deref for MyBox<T> { type Target = T; fn deref(&self) -> &T { &self.0 } } struct MyBox<T>(T); impl<T> MyBox<T> { fn new(x: T) -> MyBox<T> { MyBox(x) } } fn hello(name: &str) { println!("Hello, {name}!"); } fn main() { let m = MyBox::new(String::from("Rust")); hello(&m); } [الشيفرة 12: استدعاء hello باستخدام مرجع إلى القيمة MyBox<String>‎ ويمكن تنفيذ ذلك بفضل التحصيل القسري] نستدعي هنا الدالة hello مع الوسيط ‎&m الذي يمثل مرجعًا إلى القيمة MyBox<String>‎، وتستطيع رست تحويل ‎&MyBox<String>‎ إلى ‎&String باستدعاء deref وذلك لأننا طبقنا السمة Deref على MyBox<T>‎ كما هو موضح في الشيفرة 10. تقّدم المكتبة القياسية تطبيقًا للسمة Deref على النوع String الذي يعيد لنا شريحة سلسلة نصية ويمكنك العثور على هذه التفاصيل في توثيق الواجهة البرمجية الخاصة بالسمة Deref. تستدعي رست التابع deref مجددًا لتحويل ‎&String إلى ‎&str الذي يطابق تعريف دالة hello. إذا لم تطبق رست التحصيل القسري فسيتوجب علينا كتابة الشيفرة 13 بدلًا من الشيفرة 12 لاستدعاء hello مع قيمة من النوع ‎&MyBox<String>‎. اسم الملف: src/main.rs use std::ops::Deref; impl<T> Deref for MyBox<T> { type Target = T; fn deref(&self) -> &T { &self.0 } } struct MyBox<T>(T); impl<T> MyBox<T> { fn new(x: T) -> MyBox<T> { MyBox(x) } } fn hello(name: &str) { println!("Hello, {name}!"); } fn main() { let m = MyBox::new(String::from("Rust")); hello(&(*m)[..]); } [الشيفرة 13: الشيفرة التي يجب علينا كتابتها إذا لم تحتوي رست على ميزة التحصيل القسري] يحصّل (m*) النوع MyBox<String>‎ إلى String ومن ثم إلى & وتأخذ [..] شريحة سلسلة نصية String تساوي قيمة السلسلة النصية كاملةً وذلك لمطابقة بصمة الدالة hello. ستكون هذه الشيفرة البرمجية صعبة القراءة والفهم بدون التحصيل القسري وذلك مع كل الرموز اللازمة، إذ يسمح التحصيل القسري للغة رست بمعالجة هذه التحويلات تلقائياً نيابةً عنّا. عندما تُعرَّف سمة Deref للأنواع المستخدمة، ستحلّل رست هذه الأنواع وتستخدم Deref::deref بعدد المرات اللازم لتحصل على مرجع يطابق نوع المعامل، ويُعرَّف عدد مرات إضافة Deref::deref اللازمة عند وقت التصريف لذا لا يوجد أي عبء إضافي عند وقت التشغيل runtime مع التحصيل القسري. كيفية تعامل التحصيل القسري مع قابلية التغيير يمكننا استخدام السمة DerefMut لتجاوز عمل العامل * على المراجع المتغيّرة mutable references بصورةٍ مشابهة لاستخدامنا لسمة Deref لتجاوز عمل العامل * على المراجع الثابتة immutable. تنفّذ رست عملية التحصيل القسري عندما تجد تطبيقات لأنواع وسمات في ثلاث حالات معيّنة: من ‎&T إلى ‎&U عندما T: Deref<Target=U>‎. من ‎&mut T إلى ‎&mut U عندما T: DerefMut<Target=U>‎. من ‎&mut T إلى ‎&U عندما T: Deref<Target=U>‎. الحالتان الأولى والثانية متماثلتان مع فرق أن الثانية هي تطبيق لحالة متغيّرة، بينما تنصّ الحالة الأولى أنه إذا كان لديك ‎&T وتطبّق T سمة Deref لنوع ما من U، يمكن الحصول على ‎&U بوضوح، والحالة الثانية تشير إلى أن عملية التحصيل القسري ذاتها تحدث للمراجع المتغيّرة. تعدّ الحالة الثالثة أكثر تعقيدًا؛ إذ تجبر رست تحويل مرجع متغيّر إلى مرجع ثابت، إلا أن العكس غير ممكن، فالمراجع الثابتة لن تُحوّل قسريًا إلى مراجع متغيرة، وذلك بسبب قواعد الاستعارة، وإذا كان لديك مرجعًا متغيّرًا فإن هذا المرجع سيكون المرجع الوحيد لتلك البيانات (وإلا فلن يمكنك تصريف البرنامج). لن يكسرتحويل مرجع متغيّرإلى مرجع ثابت قواعد الاستعارة الافتراضية. تتطلب عملية تحويل المرجع الثابت إلى مرجع متغيّر أن يكون المرجع الثابت الابتدائي هو المرجع الوحيد الثابت للبيانات الخاصة به، إلا أن قوانين الاستعارة لا تضمن لك ذلك، وبالتالي لا يمكن لرست الافتراض بأن تحويل مرجع ثابت إلى مرجع متغيّر هي شيء ممكن. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Smart Pointers من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: المؤشرات الذكية Smart Pointers في رست Rust المراجع References والاستعارة Borrowing والشرائح Slices في لغة رست التحقق من المراجع References عبر دورات الحياة Lifetimes في لغة رست

إن التعليقات comments والتوثيق documentation في الشيفرة المصدرية هي بأهمية الشيفرة البرمجية ذاتها، سبب ذلك هو أن عملية تطوير البرمجيات لا تنتهي أبدًا وتحتاج دائمًا للقيام بتغييرات، وذلك إما لإضافة ميّزات جديدة أو لإصلاح المشاكل، ولكن لا تستطيع تغيير الشيفرة إذا لم تفهمها لذا يجب ابقاءها بحالة صالحة للقراءة، كما كتب علماء الحاسوب هارولد ابلسون Harold Abelson وجيرالد جاي Gerald Jay وجولي سوسمان Julie Sussman: تسمح لك التعليقات -بالإضافة إلى سلاسل التوثيق النصية docstrings وتلميح الأنواع type hints التي سنناقشها لاحقًا- بالمحافظة على وضوح الشيفرة، إذ أن التعليقات هي شروحات بلغة بشرية قصيرة وبسيطة تُكتب مباشرة في الشيفرة المصدرية ويتجاهلها الحاسوب، تقدم التعليقات ملاحظات مساعدة وتحذيرات ورسائل تذكير للآخرين الذين لم يكتبوا الشيفرة، أو أحيانًا لمبرمجين الشيفرة في المستقبل. سأل معظم المبرمجون أنفسهم في وقتٍ ما "من كتب هذه الفوضى الغير مقروءة؟" فقط ليأتي الجواب ضمن التعليقات "أنا!". تركز هذه المقالة على التعليقات لتضمين التوثيق داخل الشيفرة الخاصة بك لجعلها أكثر ملائمة للقراءة، إن التوثيقات الخارجية مثل دليل المستخدم والدروس التعليمية على الشبكة والمراجع مهمة أيضًا إلا أنها خارج نطاق موضوعنا، إذا أردت أن تعرف أكثر بخصوص التوثيقات الخارجية راجع مولد توثيق سفينكس Sphinx. ستتحدث المقالة أيضًا عن سلاسل التوثيق النصية docstrings هي نوع توثيق خاص بلغة بايثون للدوال functions والتوابع methods وأيضًا الوحدات modules الخاصة بك. عندما تحدد تعليقات بصيغة سلاسل التوثيق النصية، ستسهّل الأدوات الآلية automated tools، مثل مولدات التوثيق، أو وحدة help()‎ المبنية مسبقًا في بايثون على المطورين إيجاد المعلومات عن الشيفرة الخاصة بك. التعليقات Comments تدعم بايثون تعليقات السطر الواحد والأسطر المتعددة مثل كل لغات البرمجة، أي نص يأتي بعد إشارة # ونهاية السطر هو تعليق سطر واحد، وعلى الرغم من أنه ليس لبايثون صياغة مخصصة لتعليقات الأسطر المتعددة يمكن استخدام السلاسل النصية المتعددة الأسطر بثلاث مزدوجات بدلًا عن ذلك، حيث لا تتسبب قيمة السلسلة النصية هذه بأن يقوم مفسر بايثون بأي شيء، انظر إلى هذا المثال: # هذا تعليق سطري """هذه سلسلة نصية متعددة الأسطر وتعمل كتعليق متعدد الأسطر أيضًا """ إذا استمر التعليق الخاص بك لأكثر من سطر فمن الأفضل استخدام تعليق واحد متعدد الأسطر بدلًا من عدة تعليقات سطر واحد متتالية التي ستكون قراءتها أصعب كما نرى هنا: """هذه طريقة جيدة لكتابة تعليق يمتد لعدة أسطر """ # هذه ليست طريقة جيدة # لكتابة تعليق # يمتد لعدة أسطر. تعدّ التعليقات والتوثيقات فكرة ثانوية في عملية البرمجة ويعتقد البعض بأنها تتسبب بالضرر أكثر من الإفادة، التعليقات ليست اختيارية إذا أردت كتابة شيفرة احترافية ومقروءة، سنكتب في هذا القسم تعليقات مفيدة تزيد معرفة القارئ دون أن تؤثر على قابلية قراءة البرنامج. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن تنسيق التعليق لننظر إلى بعض التعليقات التي تتّبع ممارسات تنسيق جيّدة: 1 # هنا تعليق بخصوص الشيفرة البرمجية التالية: someCode() 2 # هنا كتلة تعليق أطول تمتد إلى عدة أسطر # باستخدام عدّة تعليقات سطر واحد على التوالي 3 # # تُعرف هذه الكتل بكتل التعليقات if someCondition: 4 # هنا تعليق بخصوص الشيفرة البرمجية التالية 5 someOtherCode() # هنا تعليق سطري يجب أن تكون التعليقات في سطرها الخاص بدلًا من نهاية سطر الشيفرة، يجب أن تكون التعليقات في معظم الوقت جمل كاملة سليمة الكتابة مع علامات الترقيم بدلًا من عبارات أو كلمات وحيدة (تعليق 1). الاستثناء هو أن التعليقات يجب أن تتبع لحدود طول السطر الواحد الخاص بالشيفرة المصدرية ذاته، ويمكن للتعليقات التي تمتد لأسطر متعددة أن تستخدم تعليقات سطر واحد متعددة على التوالي وذلك يُعرف بكتلة التعليقات block comments (تعليق 2). يمكننا فصل الفقرات في كتل تعليقات باستخدام فراغ وتعليق سطر واحد (تعليق 3). يجب للتعليقات أن تكون بمستوى مماثل للمسافة البادئة للشيفرة التي تُعلق عليها (تعليق 4). تُدعى التعليقات التي تتبع سطر الشيفرة بالتعليقات السطرية inline comments (تعليق 5) ويجب على الأقل ترك فراغين بين الشيفرة والتعليق. يجب أن تحتوي تعليقات السطر الأحادي على فراغ واحد بعد إشارة #: #لا تكتب التعليقات مباشرةً بعد إشارة التعليق يمكن أن تحتوي التعليقات على رابط URL مع المعلومات المتعلقة به، إلا أنه لا يجب استبدال التعليقات بالروابط لأن المحتوى المتعلق بالرابط يمكن أن يختفي من الشبكة في أي وقت: # إليك شرحًا مفصلًا عن بعض الجوانب في هذه الشيفرة البرمجية # والموجودة على الرابط التالي، لمزيد من المعلومات اذهب إلى ‫https://example.com تصف الاصطلاحات المذكورة سابقًا النمط أكثر من وصفها للمحتوى، إلا أنها تُسهِّل من قراءة التعليق، كلما كان التعليق أسهل للقراءة، زاد اهتمام المبرمجين فيها، وتكون التعليقات مفيدة فقط عندما يستطيع المبرمجون قراءتها. التعليقات السطرية تأتي التعليقات السطرية inline comments في نهاية سطر الشيفرة كما في الحالة التالية: while True: # استمرّ بسؤال اللاعب لحين إدخاله لحركة صالحة تكون التعليقات السطرية مختصرة، لذا يمكن أن تتسع ضمن حدود طول السطر الموضوعة في دليل تنسيق البرنامج، هذا يعني أنها في أغلب الأحوال تكون قصيرة لحد عدم إعطاء معلومات كافية. إذا كنت تريد استخدام التعليقات السطرية، فانتبه لجعل التعليق يشرح السطر الذي يسبقه فقط، يجب وضع التعليق السطري في سطره الخاص إذا كان يحتاج لمساحة أكثر أو كان يشرح أكثر من سطر من الشيفرة. أحد الاستخدامات الشائعة المناسبة للتعليقات السطرية هو شرح هدف متغير ما أو إعطاء بعض من السياق بخصوصه، وتُكتب هذه التعليقات السطرية على تعبير الإسناد الذي يُنشئ المتغير: TOTAL_DISKS = 5 # المزيد من الأقراص سيزيد صعوبة الأحجية استخدام ثاني شائع للتعليقات السطرية هو إضافة سياق لقيم المتغيرات عندما تريد انشائها: month = 2 # تتراوح قيمة الأشهر من 0 (أي يناير) إلى 11 (أي ديسمبر)‏ catWeight = 4.9 # الوزن بوحدة الكيلوجرام website = 'inventwithpython.com' # لا تُضمّن‫ "https://‎" في بداية القيمة لا يجب على التعليقات السطرية أن تحدد نوع بيانات المتغير، لأن هذا واضح من تعبير الإسناد إلا أذا كان ذلك يشكل تعليقًا لتلميح النوع type hints وهو ما سنتحدث عنه لاحقًا. التعليقات التوضيحية يجب أن تشرح التعليقات بالعادة لماذا تكون الشيفرة مكتوبة بهذا الشكل بدلًا من طريقة عمل الشيفرة أو كيفية عملها، حتى مع تنسيق الشيفرة المناسب واصطلاحات التسميات المفيدة التي تحدثنا عنها سابقًا فلا يمكن للشيفرة شرح نوايا المبرمج، فقد تنسى تفاصيل الشيفرة التي كتبتها بعد أسابيع، بالتالي يجب عليك في الوقت الحاضر كتابة تعليقات شيفرة توضيحية لمنع نفسك المستقبلي من لعن نفسك الماضي. لدينا هنا مثال عن تعليق غير مفيد يشرح ماذا تفعل الشيفرة بدلًا من تلميح سبب كتابة الشيفرة، إذ يوضح هذا التعليق أمرًا مفهومًا: >>> currentWeekWages *= 1.5 # ضرب أجور الأسبوع الحالي بمقدار 1.5 إن هذا التعليق أكثر من غير مفيد، فمن الواضح من الشيفرة أن المتغير currentWeekWages مضروب بـالقيمة 1.5 لذا إهمال هذا التعليق بالكامل من شأنه تبسيط الشيفرة الخاصة بك. إن التعليق التالي سيكون أفضل بكثير: >>> currentWeekWages *= 1.5 # أخذ نسبة الأجرة ونصف بالحسبان يشرح هذا التعليق النيّة من هذه الشيفرة بدلًا من تكرار كيفية عمل الشيفرة، إذ يعطي سياقًا لا تستطيع حتى الشيفرة المكتوبة بشكل جيد تقديمها. تعليقات الخلاصة شرح نيّة المبرمج ليست الطريقة الوحيدة التي تكون فيها التعليقات مفيدة، تسمح التعليقات المختصرة التي تلخص عدة أسطر من الشيفرة للقارئ أن ينظر إلى الشيفرة بشكل سريع ويحصل على فكرة عامة عما تفعله. يستخدم المبرمجون عادة فراغ فارغ لفصل "فقرات" الشيفرة عن بعضها وتشغل تعليقات التلخيص summary comments سطرًا واحد في بداية هذه الفقرات، وعلى عكس التعليقات السطرية التي تشرح سطرًا واحدًا من الشيفرة، تصف تعليقات التلخيص ما تفعله الشيفرة على درجة أعلى من التجريد. يمكن في هذا المثال أن نعرف من قراءة السطور الأربعة من الشيفرة أنها تضبط متغير playerTurn لقيمة تمثل اللاعب الضد، ولكن تعليق السطر الواحد القصير يريح القارئ من قراءة الشيفرة ومعرفة هدف القيام بذلك: # تبديل الدور إلى اللاعب الآخر if playerTurn == PLAYER_X: playerTurn = PLAYER_O elif playerTurn == PLAYER_O: playerTurn = PLAYER_X توزيع تعليقات خلاصة بالشكل هذا في البرنامج الخاص بك يُسهل علينا النظر إليه بشكل سريع، يمكن للمبرمج أن يتفحص الشيفرة بشكل دقيق بخصوص أي نقطة تهمه، وتمنع تعليقات الخلاصة المبرمجين من أخذ أفكار خاطئة عما تفعله الشيفرة، إذ يمكن لتعليق تلخيص قصير أن يؤكد أن المطور فهم بشكل مناسب كيفية عمل الشيفرة. تعليقات "الدروس المستفادة" طُلب مني عندما كنت أعمل في شركة برمجيات أن أُكيّف مكتبة رسوم بيانية لكي تتعامل مع تحديثات في الوقت الفعلي لملايين نقاط البيانات في المخطط. المكتبة التي كنا نستخدمها تستطيع إما تحديث المخطط في الوقت الفعلي أو تدعم مخططات لملايين نقاط البيانات ولكن ليس الأمرين معًا؛ توقعت أن أُنهي المهمة خلال بضعة أيام وفي الأسبوع الثالث مازلت اعتقد انني أستطيع ان انتهي خلال بضعة أيام، كل يوم كان الحل قريبًا جدًا وفي خلال الأسبوع الخامس كان لدي نموذج أولي يعمل. خلال كل تلك الفترة تعلمت الكثير من التفاصيل عن كيفية عمل مكتبة الرسوم البيانية وما هي قدراتها وحدودها، ثم قضيت بضع ساعات اكتب هذه التفاصيل في تعليق بطول صفحة ووضعته في الشيفرة المصدرية، عرفت أن أي شخص يحتاج للتعديل على الشيفرة الخاصة بي لاحقًا سيواجه هذه المشاكل البسيطة نفسها التي واجهتها، وهذا التوثيق الذي كتبته سيوفر عليهم أسابيع من الجهد. ربما يمتد تعليق "الدروس المستفادة" -كما اسميهم- لعدة فقرات مما يجعله يبدوا أنّه لا ينتمي إلى الشيفرة المصدرية ولكن المعلومات المحتواة فيه هي كنز لمن يحتاج المحافظة على هذه الشيفرة، لا تخف من كتابة تعليقات طويلة ومفصلة في الشيفرة المصدرية الخاصة بك لشرح كيفية عمل شيء ما، بالنسبة للمبرمجين الآخرين العديد من هذه التفاصيل ستكون غير معروفة أو غير مفهومة أو مهملة. يمكن لمطوري البرمجيات الذين لا يحتاجون لهذه التفاصيل بأن يتجاهلوها ببساطة، إلا أن المطورين الذين يحتاجونهم سيكونون ممتنين لوجودهم. تذكّر أن تعليق الدروس المستفادة هو ليس مثل توثيقات الوحدات أو الدوال (التي تتعامل معها سلاسل التوثيق النصية)، وهو ليس درس تعليمي لمستخدمي البرنامج، بل أن تعليقات الدروس المستفادة هي للمطورين الذين يقرؤون الشيفرة المصدرية. لأن تعليق الدروس المستفادة الخاص بي يتعلق بمكتبة رسوم بيانية ذات مصدر مفتوح ويمكن أن يفيد الآخرين فقد نشرته في موقع السؤال والجواب العام Stackoverflow.org بحيث يتسنّى للآخرين الذين هم في نفس حالتي إيجاده. التعليقات القانونية لدى بعض الشركات البرمجية أو المشاريع المفتوحة المصدر سياسات تضم حقوق النشر وترخيص البرمجيات ومعلومات عن المؤلف في التعليقات في أعلى كل ملف شيفرة مصدرية لأسباب قانونية، يجب أن تتألف هذه التوصيفات من عدة أسطر على الأكثر وتشبه التالي: """Cat Herder 3.0 Copyright (C) 2021 Al Sweigart. All rights reserved. See license.txt for the full text.""" راجع إذا أمكن ملفات خارجية أو مواقع تحوي النص الكامل للرخصة بدلًا من ضم كل الرخصة فوق كل ملف شيفرة مصدرية، إنه من المتعب المرور عبر عدة صفحات من النصوص كلما تفتح ملف شيفرة مصدرية، وضم الرخصة كاملةً لا يضيف أي حماية قانونية إضافية. تعليقات مهنية أخبرني زميل أكبر مني أحترمه كثيرًا في عملي البرمجي الأول أننا إذا أرفقنا الشيفرة المصدرية لمنتجنا للعملاء أحيانًا فإنه من المهم أن تكون للتعليقات نبرة مهنية. يبدو وقتها أنني كتبت “يا إلهي ما هذا!” في أحد التعليقات لجزء مثير للإحباط من الشيفرة، شعرت عندئذٍ بالحرج واعتذرت مباشرةً وعدلت التعليق، ومنذ تلك اللحظة حافظت على مستوى المهنيّة الخاص بشيفرتي البرمجية حتى في المشاريع الشخصية. ربما يُغريك كتابة مزحة أو التنفيس عن غضبك في تعليقات برنامجك، ولكن اعتد تجنّب القيام بذلك، فأنت لا تعرف من سيقرأ الشيفرة الخاص بك في المستقبل ومن السهل ألّا تُفهم نبرة النص، كما وضحنا سابقًا، السياسة الفُضلى هي كتابة تعليقاتك بطريقة مهذبة ومباشرة بدون مزاح. تعليقات وسوم الشيفرة البرمجية والأشياء التي يجب القيام بها يترك المبرمجين أحيانًا تعليقات قصيرة لتذكيرهم بخصوص المهام التي يجب القيام بها، ويأخذ ذلك شكل وسوم الشيفرة البرمجية codetags وهو تعليق بحروف كبيرة مثل TODO متبوع بشرح قصير، يجب استخدام أدوات إدارة المشروع في الحالة المثالية لمتابعة هذه المشاكل بدلًا من دفنها في الشيفرة المصدرية الخاصة بك، ولكن يمكن استخدام هذه التعليقات للمشاريع الشخصية الصغيرة التي لا تستخدم العديد من الأدوات، إذ يمكن لتعليق TODO أن يخدم كتذكير مفيد، كمثال على ذلك: _chargeIonFluxStream() # TODO: النظر إلى سبب فشل هذه الدالة كل يوم ثلاثاء بإمكانك استخدام عدد من وسوم الشيفرة لهذه التنبيهات كما يلي: TODO يمثّل تذكيرًا عام عن عمل يجب القيام به FIXME يمثّل تذكيرًا بخصوص عدم عمل جزء من الشيفرة بشكل كامل HACK يمثّل تذكيرًا بأن هذا الجزء من الشيفرة يعمل ولكن بصعوبة ويجب تطوير هذه الشيفرة XXX يمثّل تنبيهًا عامًا وعادةً ما يكون ذو ثقل كبير يجب إلحاق هذه التسميات ذات الحروف الكبيرة بشرح مفصل عن المهمة أو المشكلة، وبعدها يمكن البحث في الشيفرة المصدرية عن هذه التسميات لإيجاد الشيفرة التي بحاجة إصلاح، السيئة من هذه التعليقات أنه يمكن نسيان هذه التذكرات إن لم تكن تقرأ هذا القسم من الشيفرة الخاصة بك الموجودة فيها تلك الوسوم. لا يجب أن تستبدل وسوم الشيفرة أدوات متابعة المشاكل أو تقارير الأخطاء الرسمية. إذا أردت استخدام وسوم الشيفرة في الشيفرة الخاصة بك أنصح بإبقائها بسيطة باستخدام TODO وتجاهل الباقي. التعليقات السحرية وترميز الملف المصدري لربما لمحت ملف مصدري .py مع شيء يشبه هذه الأسطر في أعلى الملف: 1 #!/usr/bin/env python3 2 # -*- coding: utf-8 -*- تقدم هذه التعليقات السحرية magic comments التي تظهر دائمًا في أعلى الملف معلومات بخصوص المفسر أو الترميز، إذ يخبر سطر شيبانج shebang الأول المبدوء بإشارتي !# نظام التشغيل بالمفسر الذي يجب أن يُستخدم لتنفيذ التعليمات في الملف. التعليق السحري الثاني هو تعريف للترميز، ويُعرّف في هذه الحال الترميز UTF-8 كنمط ترميز يونيكود لاستخدامه في الملف المصدري. لا تحتاج على الإطلاق عمومًا لضم هذا السطر لأن معظم المحرّرات وبيئات التطوير المتكاملة IDEs تحفظ ملفات الشيفرة المصدرية باستخدام الترميز UTF-8، وتعامل إصدارات بايثون بدءًا من 3.0 الترميز UTF-8 كترميز الافتراضي. يمكن أن تحتوي الملفات المرمزة باستخدام UTF-8 على أي مَحرف لذا يبقى ملف المصدر .py صالحًا حتى لو كان يحتوي على حروف انكليزية أو صينية أو عربية. لمقدمة عن اليونيكود وترميز السلاسل النصية أرشح منشور مدوّنة نيد باتشيلدر Ned Batchelder "اليونيكود العملي". سلاسل التوثيق النصية Docstrings سلاسل التوثيق النصية docstrings هي تعليقات بأسطر متعددة تظهر في أعلى ملف الوحدة المصدري "‏‎.py‎‎"،‏ أو مباشرةً بعد تعليمة class، أو def، وتقدم توثيقات عن الوحدة module، أو الصنف class أو الدالة funtion) أو التوابع المعرّفة. تُستخدم أدوات توليد التوثيقات الآلية سلاسل التوثيق النصية هذه لإنشاء ملفات توثيق خارجية، مثل ملفات المساعدة، أو صفحات الويب. يجب أن تستخدم سلاسل التوثيق النصية تعليقات متعددة الأسطر مع ثلاث علامات تنصيص مزودجة بدلًا من التعليقات أحادية السطر التي تبدأ بإشارة المربع #، كما ينبغي أن تستخدم سلاسل التوثيق النصية ثلاث علامات تنصيص مزودجة من أجل سلاسل ثلاثية الاقتباس بدلًا من ثلاث علامات تنصيص أحادية. إليك مثالًا عن ملف sessions.py في الوحدة الشهيرة requests: 1 # -*- coding: utf-8 -*- 2 """ requests.session ~~~~~~~~~~~~~~~~ This module provides a Session object to manage and persist settings across requests (cookies, auth, proxies). """ import os import sys --snip— class Session(SessionRedirectMixin): 3 """A Requests session. Provides cookie persistence, connection-pooling, and configuration. Basic Usage:: >>> import requests >>> s = requests.Session() >>> s.get('https://httpbin.org/get') <Response [200]> --snip-- def get(self, url, **kwargs): 4 r"""Sends a GET request. Returns :class:`Response` object. :param url: URL for the new :class:`Request` object. :param \*\*kwargs: Optional arguments that ``request`` takes. :rtype: requests.Response """ --snip-- يحتوي request الخاص بملف sessions.py على سلاسل توثيق نصية من أجل الوحدة (تعليق 2) والصنف Session (تعليق 3) وتابع get()‎ الخاص بصنف Session (تعليق 4). لاحظ أنه على الرغم من أن سلسلة التوثيق النصية للوحدة يجب أن تكون أول سلسلة نصية تظهر في الوحدة، إلا أنها يجب أن تأتي بعد أي تعليق سحري، مثل سطر شيبانج shebang المبدوء بإشارة # أو تعريف الترميز (تعليق 1). يمكن استرجاع سلاسل التوثيق النصية لاحقًا من أجل وحدة أو صنف أو تابع عن طريق التحقق من سمة الكائن __doc__ الخاصة به، إذ يمكننا هنا مثلًا فحص سلسلة التوثيق النصية لمعرفة المزيد عن وحدة sessions وصنف Session والتابع get()‎: >>> from requests import sessions >>> sessions.__doc__ '\nrequests.session\n~~~~~~~~~~~~~~~~\n\nThis module provides a Session object to manage and persist settings across\nrequests (cookies, auth, proxies).\n' >>> sessions.Session.__doc__ "A Requests session.\n\n Provides cookie persistence, connection-pooling, and configuration.\n\n Basic Usage::\n\n >>> import requests\n --snip-- >>> sessions.Session.get.__doc__ 'Sends a GET request. Returns :class:`Response` object.\n\n :param url: URL for the new :class:`Request` object.\n :param \\*\\*kwargs: --snip-- يمكن أن تستخدم أدوات التوثيقات الآلية سلاسل التوثيق النصية لتأمين معلومات مناسبة للسياق، ومن هذه الأدوات هي دالة help()‎ المبنية مسبقًا في بايثون، والتي تعرض سلسلة التوثيق النصية للكائن الممرر بطريقة أسهل للقراءة من سلاسل __doc__ النصية المباشرة الخام، وهذا يفيد عند التعامل مع الصدفة التفاعلية interactive shell، لأننا نريد الحصول على المعلومات عن أي وحدة أو صنف أو دالة نريد استخدامها. >> from requests import sessions >>> help(sessions) Help on module requests.sessions in requests: NAME requests.sessions DESCRIPTION requests.session ~~~~~~~~~~~~~~~~ This module provides a Session object to manage and persist settings -- More -- إذا كانت سلسة التوثيق النصية أكبر من أن تتسع على الشاشة تعرض بايثون --More-- في أسفل النافذة، ويمكنك الضغط على المفتاح الإدخال ENTER للوصول إلى السطر التالي أو ضغط على مفتاح spacebar للوصول إلى الصفحة التالية أو الضغط على مفتاح Q للخروج من مشاهدة سلسلة التوثيق النصية. ينبغي أن تحتوي سلسلة التوثيق النصية عمومًا على سطر واحد يلخص الوحدة أو الصنف أو الدالة متبوعًا بسطر فارغ ومعلومات مفصلة أكثر، أما بالنسبة للتوابع والدوال، فيمكن أن تحتوي على معلومات عن المُعاملات والقيم المُعادة والآثار الجانبية الخاصة بها. نحن نكتب سلاسل التوثيقات النصية للمبرمجين الآخرين وليس لمستخدمي البرنامج، لذا يجب أن تحتوي معلومات تقنية وليس على دروسًا تعليمية. تقدم سلاسل التوثيق النصية فائدةً ثانيةً مهمة، لأنها تضمّن التوثيقات في الشيفرة المصدرية، فعندما تكتب التوثيقات بصورةٍ منفصلة عن الشيفرة يمكن أن تنساها كاملة، وبدلًا عن ذلك عندما تكتب سلاسل التوثيق النصية في أعلى الوحدات والأصناف والدوال تبقى المعلومات سهلة المراجعة والتحديث. ربما لا تكون قادرًا على كتابة سلاسل التوثيق النصية إذا ما زلت تعمل على الشيفرة التي تريد وصفها، ففي تلك الحالة أضف تعليق TODO في سلسلة التوثيق النصية بمثابة تذكير لإكمال التفاصيل المتبقية. مثلًا لدى الدالة الخيالية reverseCatPolarity()‎ سلسلة توثيق نصية ضعيفة توضّح ما هو واضح أصلًا: def reverseCatPolarity(catId, catQuantumPhase, catVoltage): """عكس قطبية قطّة TODO أنهِ سلسلة التوثيق النصية""" --snip-- ربما تغريك كتابة توثيقات قصيرة والمضي قدمًا لأن كل صنف ودالة وتابع يجب أن يكون لديه سلسلة توثيق نصية، إلا أنه من السهل نسيان أن سلسلة التوثيق النصية هذه ستحتاج لإعادة كتابة دون تعليق TODO. يحتوي PEP257 على توثيق مفصل عن سلاسل التوثيق النصية. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل COMMENTS, DOCSTRINGS, AND TYPE HINTS من كتاب Beyond the Basic Stuff with Python. اقرأ أيضًا المقال السابق: البرمجة الوظيفية Functional Programming وتطبيقها في بايثون كيفية كتابة التعليقات في بايثون أساسيات البرمجة بلغة بايثون

يُعد المؤشر pointer مفهومًا عامًا لمتغيرٍ يحتوي على عنوان في الذاكرة، ويشير هذا العنوان أو "يؤشر إلى" بعض البيانات الأخرى. أكثر أنواع المؤشرات شيوعًا في رست هو المرجع reference، الذي تعلمناه سابقًا. يُحدّد المرجع بالرمز "&" وتُستعار القيمة التي يشير إليها، ولا يوجد للمؤشرات أي قدرات خاصة عدا الإشارة إلى البيانات، ولا يتطلّب استخدامها أي حِمل إضافي overhead. من جهة أخرى، تُعدّ المؤشرات الذكية smart pointers هياكل بيانات تعمل مثل مؤشر ولكن لها أيضًا بيانات وصفية metadata وقدرات إضافية، إذ لا يقتصر مفهوم المؤشرات الذكية على رست، فهي نشأت في لغة سي بلس بلس C++‎ وتوجد بلغات أخرى أيضًا. تحتوي رست على مجموعة متنوعة من المؤشرات الذكية المعرَّفة في المكتبة القياسية التي تقدم وظائف أكثر من تلك التي توفرها المراجع، وللتعرف على المفهوم العام، سنلقي نظرةً على بعض الأمثلة المختلفة للمؤشرات الذكية، بما في ذلك نوع مؤشر ذكي لعدّ المراجع reference counting. يمكّنك هذا المؤشر من السماح بوجود عدّة مالكين owners للبيانات من خلال تتبع عددهم، ويُحرّر البيانات في حال لم يتبقَّ أي مالكين. يوجد بمفهوم رست للملكية والاستعارة فرقٌ إضافي بين المراجع والمؤشرات الذكية؛ إذ بينما تستعير المراجع البيانات فقط، تمتلك المؤشرات الذكية في كثير من الحالات البيانات التي تشير إليها. صادفنا مسبقًا بعض المؤشرات الذكية -على الرغم من أننا لم ندعوها على هذا النحو في ذلك الوقت- بما في ذلك String و <Vec<T، وكلا النوعين مؤشرات ذكية لأنهما يمتلكان بعض الذاكرة و تسمحان لك بالتلاعب بها، إضافةً لوجود بيانات وصفية وإمكانيات أو ضمانات إضافية. تخزّن String على سبيل المثال سعتها على أنها بيانات وصفية ولديها قدرة إضافية لتضمن أن تكون بياناتها دائمًا بترميز UTF-8 صالح. تُطبَّق عادةً المؤشرات الذكية باستخدام الهياكل، وتنفّذ المؤشرات الذكية على عكس البنية العادية Deref و Drop، إذ تسمح سمة Deref لنسخة instance من هيكل المؤشر الذكي بالتصرف بمثابة مرجع حتى تتمكن من كتابة شيفرتك البرمجية للعمل مع المراجع أو المؤشرات الذكية، بينما تسمح لك سمة Drop بتخصيص الشيفرة التي تُنفَّذ عندما تخرج نسخة المؤشر الذكي عن النطاق، وسنناقش هنا كلًا من السمات traits ونوضح سبب أهميتها للمؤشرات الذكية. لن يغطي هذا المقال كل مؤشر ذكي موجود بما أن نمط المؤشر الذكي smart pointer pattern هو نمط تصميم عام يستخدم بصورةٍ متكررة في رست. تمتلك العديد من المكتبات مؤشراتها الذكية الخاصة بها، ويمكنك حتى كتابة المؤشرات الخاصة بك. سنغطي المؤشرات الذكية الأكثر شيوعًا في المكتبة القياسية: <Box<T لحجز مساحة خاصة بالقيم على الكومة heap. <Rc<T نوع عدّ مرجع يمكّن الملكية المتعددة. <Ref<T و <RefMut<T اللذين يمكن الوصول إليهما عن طريق <RefCell<T، وهو نمط يفرض قواعد الاستعارة وقت التنفيذ runtime بدلًا من وقت التصريف compile time. سنغطي بالإضافة إلى ذلك نمط قابلية التغيير الداخلي interior mutability pattern، إذ يعرّض النوع الثابت immutable واجهة برمجية لتعديل قيمة داخلية، كما سنناقش أيضًا دورات المرجع reference cycles، وسنرى كيف بإمكانها تسريب leak الذاكرة وكيفية منعها من ذلك. دعنا نبدأ. استخدام المؤشر Box‎ للإشارة إلى البيانات المخزنة على الكومة يُعد الصندوق "Box" واحدًا من أكثر المؤشرات الذكية وضوحًا وبساطةً، ويُكتب نوعه بالشكل <Box<T. تسمح لك الصناديق أن تخزن البيانات على الكومة بدلًا من المكدس stack، إذ يبقى المؤشر على المكدس الذي يشير بدوره للبيانات الموجودة على الكومة. عد إلى الفصل المراجع References والاستعارة Borrowing والشرائح Slices في لغة رست لمراجعة الفرق بين الكومة والمكدس. لا تملك الصناديق أي أفضلية في الأداء عدا أنها تخزن بياناتها على الكومة عوضًا عن المكدس، ولا تملك الكثير من الإمكانيات الإضافية. سنستخدمها غالبًا في أحد هذه الحالات: عندما يكون لديك نوع بحجم غير معروف وقت التصريف وتريد أن تستخدم قيمةً لهذا النوع في سياق يتطلب حجمه المحدد. عندما يكون لديك حجم كبير من البيانات وتريد أن تنقل ملكيتها ولكنك تريد التيقن أن البيانات لن تُنسَخ عندما تفعل هذا. عندما تريد أن تملك قيمةً ما وتهتم فقط أنها من نوع يناسب سمة محددة بدلًا عن كونها من نوع محدد. سنستعرض الحالة الأولى في فقرة "تمكين الأنواع التعاودية باستخدام الصناديق"، أما في الحالة الثانية فيمكن أن يأخذ نقل ملكية كبيرة من البيانات وقتًا طويلًا وذلك لأن البيانات نُسخت على المكدس، ويمكننا تخزين الكمية الكبيرة من البيانات على الكومة في صندوق لتحسين الأداء في هذه الحالة، وبذلك تُنسخ كميةٌ صغيرةٌ من بيانات المؤشر على المكدس، بينما تبقى البيانات التي تشير إليها في مكان واحد على الكومة. تُعرف الحالة الثالثة باسم "سمة الكائن" وسنتكلم عنها لاحقًا، إذ أنك ستطبق ما تعلمته هنا لاحقًا. استخدام Box‎ لتخزين البيانات على الكومة سنتكلم عن طريقة كتابة Box<T>‎ وكيفية تفاعل هذا النوع مع القيم المخزنة داخله قبل أن نناقش حالة استخدام تخزين الكومة للنوع Box<T>‎. توضح الشيفرة 1 كيفية استخدام صندوق لتخزين قيمة i32 على الكومة: اسم الملف: src/main.rs fn main() { let b = Box::new(5); println!("b = {}", b); } [الشيفرة 1: تخزين قيمة من النوع i32 على الكومة باستعمال صندوق box] نعرّف المتغير b ليملك القيمة Box التي تشير إلى القيمة "5" المخزنة على الكومة. سيطبع هذا البرنامج "b = 5" وفي هذه الحالة سنصل للبيانات الموجودة في الصندوق بطريقة مشابهة في حال كانت البيانات مخزنة على المكدس. ستُحرَّر القيمة deallocated كما في أي قيمة ممتلكة، عندما يخرج صندوق عن النطاق كما تفعل b في نهاية main، وتحدث عملية التحرير لكل من الصندوق (المخزن على المكدس) والبيانات التي يشير إليها (المخزنة على الكومة). وضع قيمة وحيدة على الكومة غير مفيد، لأنك لن تستخدم الصناديق بحد ذاتها كثيرًا، ووجود قيم مثل قيمة وحيدة من النوع i32 على المكدس -إذ تُخزن افتراضيًا هناك- مناسبٌ أكثر في أغلب الحالات. لننظر إلى حالة تسمح لنا الصناديق أن نعرّف أنواع لن يُسمح لنا بتعريفها إن لم يكن لدينا صناديق. تمكين الأنواع التعاودية باستخدام الصناديق يمكن للقيمة من نوع تعاودي recursive type أن تملك قيمةً أخرى من النوع ذاته مثل جزء من نفسها. تمثّل الأنواع التعاودية مشكلة إذ أن رست تحتاج لمعرفة المساحة التي يحتلها نوع ما وقت التصريف، ويمكن لتداخل قيم الأنواع التعاودية نظريًا أن يستمر إلى ما لا نهاية، لهذا لا يمكن أن تعرف رست كم تحتاج القيمة من مساحة، إلا أنه يمكننا استخدام الأنواع التعاودية بإدخال صندوق في تعريف النوع التعاودي نظرًا لأن الصناديق لها حجم معروف. لنكتشف قائمة البنية "cons list" مثالًا على نوع تعاودي، إذ أن نوع البيانات هذا موجود كثيرًا في لغات البرمجة الوظيفية. يُعَدّ نوع قائمة البنية بسيطًا وواضحًا باستثناء نقطة التعاود فيه، وبالتالي ستكون المفاهيم في الأمثلة التي سنعمل عليها مفيدةً في أي وقت ستصادف فيه حالات أكثر تعقيدًا من ضمنها الأنواع التعاودية. المزيد من المعلومات عن قائمة البنية تُعد قائمة البنية هيكل بيانات أتى من لغة البرمجة ليسب Lisp وشبيهاتها، وتتألف من أزواج متداخلة، وهي نسخة ليسب من القائمة المترابطة linked list، ويأتي اسم هيكل البيانات هذا من الدالة cons (اختصارًا لدالة البنية construct function) في ليسب التي تبني بدورها زوجًا جديدًا من وسيطين arguments. يمكننا بناء قوائم بنية مؤلفة من أزواج تعاودية عن طريق استدعاء cons على زوج يحتوي على قيمة وزوج آخر. إليك المثال التوضيحي pseudocode لقائمة بنية تحتوي على القائمة 1، 2، 3 مع وجود كل زوج داخل قوسين: (1, (2, (3, Nil))) يحتوي كل عنصر في قائمة البنية على عنصرين: القيمة للعنصر الحالي والعنصر التالي، إلا أن العنصر الأخير في القائمة يحتوي فقط على قيمة تُدعى Nil دون عنصر تالي. يمكن إنشاء قائمة البنية عن طريق استدعاء دالة cons بصورة تعاودية، والاسم المتعارف عليه للدلالة على الحالة الأساسية base case للتعاودية هو Nil، مع العلم أنه ليس خاضعًا لنفس مبدأ المصطلحين "null" أو "nil" الذين ناقشناهما سابقًا، فهما يمثلان مؤشرًا على قيمة غير موجودة أو غير صالحة. لا تعد قائمة بينة من هياكل البيانات المُستخدمة بكثرة في رست، إذ يُعد النوع <Vec<T خيارًا أفضل للاستعمال في معظم الوقت عندما تملك قائمة عناصر في رست، كما يوجد أنواع أخرى لبيانات تعاودية مفيدة في حالات متعددة، لكن من خلال البدء بقائمة البنية هنا، سنتعرف كيف تمكّننا للصناديق من تعريف نوع بيانات تعاودية دون ارتباك. تتضمن الشيفرة 2 على تعريف لمعدّد enum لقائمة بنية. لاحظ أن هذه الشيفرة لن تُصرَّف بعد لأن النوع List لا يملك حجمًا محددًا وهذا ما سنوضحه لاحقًا. اسم الملف: src/main.rs enum List { Cons(i32, List), Nil, } [الشيفرة 2: المحاولة الأولى لتعريف معدّد لتمثيل هيكل البيانات قائمة البنية لقيم من النوع i32] ملاحظة: نطبّق قائمة البنية التي تحمل فقط قيم من النوع i32 بهدف التوضيح، إذ يمكننا تنفيذها باستعمال الأنواع المعمّمة generics كما ناقشنا سابقًا وذلك لتعريف نوع قائمة بنية يخزّن قيمًا من أي نوع. يبدو استعمال النوع List لتخزين القائمة "1‎, 2, 3" كما توضح الشيفرة 3: اسم الملف: src/main.rs use crate::List::{Cons, Nil}; fn main() { let list = Cons(1, Cons(2, Cons(3, Nil))); } [الشيفرة 3: استعمال المعدّد List لتخزين القائمة "1‎, 2, 3"] تحمل قيمة Cons الأولى على "1" وقيمة List أخرى، قيمة List هذه هي قيمة Cons أخرى تحتوي على "2" وقيمة List أخرى، قيمة List هذه هي قيمة Cons أخرى تحتوي على "3" وقيمة List التي هي في النهاية Nil ألا وهو المتغاير variant غير التعاودي الذي يشير إلى نهاية القائمة. إذا حاولنا تصريف الشيفرة البرمجية الموجودة في الشيفرة 3، فسنحصل على الخطأ الموضح في الشيفرة 4: $ cargo run Compiling cons-list v0.1.0 (file:///projects/cons-list) error[E0072]: recursive type `List` has infinite size --> src/main.rs:1:1 | 1 | enum List { | ^^^^^^^^^ recursive type has infinite size 2 | Cons(i32, List), | ---- recursive without indirection | help: insert some indirection (e.g., a `Box`, `Rc`, or `&`) to make `List` representable | 2 | Cons(i32, Box<List>), | ++++ + For more information about this error, try `rustc --explain E0072`. error: could not compile `cons-list` due to previous error [الشيفرة 4: الخطأ الذي نحصل عليه عندما نحاول تعريف معدّد تعاودي] يُظهِر الخطأ أن هذا النمط "له حجم لا نهائي"، والسبب هو تعريفنا للنوع List بمتغير تعاودي، أي أنه يحمل قيمةً أخرى لنفسه مباشرًة، ونتيجة لذلك، لا تستطيع رست معرفة مقدار المساحة التي يحتاجها لتخزين قيمة List. دعونا نوضح لماذا نحصل على هذا الخطأ. أولًا، سننظر إلى كيفية تحديد رست لمقدار المساحة التي يحتاجها لتخزين قيمة لنوع غير تعاودي. حساب حجم نوع غير تعاودي تذكر معدّد Message الذي عرّفناه سابقًا (الشيفرة 2 من الفصل التعدادات enums في لغة رست Rust)عندما ناقشنا تعريفات المعدّد: enum Message { Quit, Move { x: i32, y: i32 }, Write(String), ChangeColor(i32, i32, i32), } fn main() {} تمر رست عبر كل من المتغيرات لمعرفة المتغير الذي يحتاج إلى أكبر مساحة وذلك لتحديد مقدار المساحة المراد تخصيصها لقيمة Message. ترى رست أن Message::Quit لا تحتاج إلى أي مساحة، بينما تحتاج Message::Move إلى مساحة كافية لتخزين قيمتين من نوع i32، وهكذا دواليك، ونظرًا لاستخدام متغير واحد فقط فإن أكبر مساحة تحتاجها قيمة Message هي المساحة التي ستأخذها لتخزين أكبر متغيراتها. قارن هذا مع ما يحدث عندما تحاول رست تحديد مقدار المساحة التي يحتاجها نوع تعاودي مثل المعدد List في الشيفرة 2، إذ يبدأ المصرّف بالنظر إلى المتغاير Cons الذي يحمل قيمةً من النوع i32 وقيمةً من النوع List، لذلك يحتاج Cons إلى مساحة مساوية لحجم النوع i32 إضافةً إلى حجم النوع List. لمعرفة مقدار الذاكرة التي يحتاجها النوع List ينظر المصرّف إلى المتغايرات بدءًا من المتغاير Cons، الذي يحمل قيمةً من النوع i32 وقيمةً من النوع List، وتستمر هذه العملية لما لا نهاية، كما هو موضح في الشكل 1. [الشكل 1: List لانهائية مؤلفة من متغايرات Cons لانهائية] استخدام <Box<T للحصول على نوع تعاودي بحجم معروف يعطينا المصرّف الخطأ التالي لأن رست لا يمكنها معرفة مقدار المساحة المراد تخصيصها لأنواع معرّفة بصورةٍ تعاودية مرفقًا مع هذا الاقتراح المفيد: help: insert some indirection (e.g., a `Box`, `Rc`, or `&`) to make `List` representable | 2 | Cons(i32, Box<List>), | ++++ + يعني "التحصيل indirection" -في هذا الاقتراح- أنه بدلًا من تخزين قيمة مباشرةً، يجب علينا تغيير هيكل البيانات المُستخدَم لتخزين القيمة بصورةٍ غير مباشرة عن طريق تخزين مؤشر يشير إلى القيمة عوضًا عن ذلك. نظرًا لأن <Box<T هو مؤشر فإن رست تعرف دائمًا مقدار المساحة التي يحتاجها <Box<T، إذ أن حجم المؤشر لا يتغير بناءً على كمية البيانات التي يشير إليها، وهذا يعني أنه يمكننا وضع <Box<T داخل المتغاير Cons بدلًا من قيمة List أخرى مباشرةً. سيشير <Box<T إلى قيمة List التالية التي ستكون على الكومة بدلًا من داخل المتغاير Cons. نظريًا، لا يزال لدينا قائمة أنشئت باستخدام قوائم تحتوي على قوائم أخرى، ولكن هذا التطبيق الآن أشبه بوضع العناصر بجانب بعضها بدلًا من وضع بعضها داخل الأخرى. يمكننا تغيير تعريف معدّد List في الشيفرة 2 باستخدام List في الشيفرة 3 كما هو موضح في الشيفرة 5 التي ستصرَّف بنجاح: اسم الملف: src/main.rs enum List { Cons(i32, Box<List>), Nil, } use crate::List::{Cons, Nil}; fn main() { let list = Cons(1, Box::new(Cons(2, Box::new(Cons(3, Box::new(Nil)))))); } [الشيفرة 5: تعريف List التي تستخدم <Box<T للحصول على حجم معروف] يحتاج المتغاير Cons إلى حجمi32 بالإضافة إلى مساحة لتخزين بيانات مؤشر الصندوق، وبما أن المتغاير Nil لا يخزن أي قيم فهو يحتاج إلى مساحة أقل من المتغاير Cons. نعلم الآن أن أي قيمة List ستشغل حجم i32 إضافةً إلى حجم بيانات مؤشر الصندوق. كسرنا السلسلة اللانهائية التعاودية باستخدام الصندوق، بحيث يمكن للمصرف الآن معرفة الحجم الذي يحتاجه لتخزين قيمة List. يوضح الشكل 2 ما يبدو عليه متغاير Cons الآن. [الشكل 2: List ذات حجم محدد لأن Cons يحمل Box] توفر الصناديق التحصيل وتخصيص الكومة فقط، إذ لا تتوافر على أي إمكانيات خاصة أخرى مثل تلك التي سنراها مع أنواع المؤشرات الذكية الأخرى لاحقًا، كما أنها لا تتمتع بالأداء العام الذي تتحمله هذه الإمكانيات الخاصة لتكون مفيدةً في حالات مثل قائمة البنية، إذ تكون ميزة التحصيل هي الميزة الوحيدة التي نحتاجها. سنلقي نظرةً على المزيد من حالات استعمال الصناديق لاحقًا. النوع <Box<T هو مؤشر ذكي لأنه يطبق السمة Deref التي تسمح لقيم <Box<T أن تُعامَل بمثابة مراجع. عندما تخرج قيمة <Box<T عن النطاق، تُمسَح بيانات الكومة التي يشير إليها الصندوق بسبب تطبيق السمة Drop. ستبرز أهمية هاتان السمتان أكثر عندما نناقش أنواع المؤشرات الذكية الأخرى لاحقًا. لنكتشف هاتين السمتين بتفاصيل أكثر. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Smart Pointers من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: مساحة عمل كارجو Cargo Workspaces في لغة رست وتحميل حزمة من crates.io أنواع البيانات Data Types في لغة رست Rust المؤشرات الذكية (Smart Pointers) في Cpp

بنينا سابقًا حزمة تتضمن وحدة تنفيذية مصرفة Binary Crate ووحدة مكتبة مصرفة Library Crate، وقد تجد مع تطور مشروعك أن وحدة المكتبة المصرفة تزداد حجمًا وستحتاج إلى تقسيم حزمتك إلى عدد من وحدات مكتبة مصرفة. يقدّم كارجو Cargo ميزة تدعى مساحات العمل Workspaces التي تساعد على إدارة حزم متعددة مرتبطة تُطوَّر بالترادف tandem أي واحدًا بعد الآخر. إنشاء مساحة عمل مساحة العمل هي مجموعة من الحزم التي تتشارك ملف Cargo.lock ومجلد الخرج ذاتهما. سنستخدم شيفرة برمجية بسيطة لإنشاء مشروع باستخدام مساحة العمل، بهدف التركيز على بُنية مساحة العمل أكثر. هناك الكثير من الطرق لبناء مساحة العمل ولذا سنعمل وفق الطريقة الشائعة. سيكون لدينا مساحة عمل تحتوي على وحدة ثنائية أو تنفيذية واحدة ومكتبتين؛ إذ ستؤمن الوحدة الثنائية الوظيفة الأساسية، وستعتمد بدورها على مكتبتين: مكتبة تؤمن دالة add_one، والثانية ستؤمن دالة add_two. ستكون الوحدات المصرفة الثلاثة في مساحة العمل ذاتها. نبدأ بعمل مسار جديد لمساحة العمل: $ mkdir add $ cd add ننشئ بعد ذلك في مجلد الخرج add الملف Cargo.toml الذي سيضبط مساحة العمل كاملةً. لن يكون لهذا الملف قسم [package]. بل سيبدأ بقسم [workspace] الذي سيسمح لنا بإضافة أعضاء إلى مساحة العمل عن طريق تحديد المسار للحزمة باستخدام الوحدة الثنائية أو التنفيذية المصرفة، وفي هذه الحالة المسار هو "adder": اسم الملف: Cargo.toml [workspace] members = [ "adder", ] ننشئ وحدة ثنائية مصرفة [adder] عن طريق تنفيذ cargo new في المجلد add: $ cargo new adder Created binary (application) `adder` package يمكننا الآن بناء مساحة العمل عن طريق تشغيل cargo build. الملفات في مجلد add يجب أن تكون على النحو التالي: ├── Cargo.lock ├── Cargo.toml ├── adder │ ├── Cargo.toml │ └── src │ └── main.rs └── target لمساحة العمل مجلد "target" واحد في بداية المستوى الذي ستوضع فيه أدوات التخطيط artifacts المصرفة، ولا تحتوي حزمة adder على مجلد "target". حتى لو نفّذنا cargo build داخل مجلد "adder"، ستكون أدوات التخطيط المصرفة في "add/target" بدلاً من "add/adder/target". يهيّئ كارجو المجلد target بالشكل هذا لأن الحزم المصرفة في مساحة العمل مهيئة لتعتمد على بعضها بعضًا. إذا كان لكل حزمة مصرفة مجلد "target" خاص بها، فهذا يعني أن كل حزمة مصرفة ستُعيد تصريف باقي الحزم المصرفة في مساحة العمل لوضع أدوات التخطيط في مجلد "target" الخاص بها، إلا أن الحزم تتجنب عملية إعادة البناء غير الضرورية بمشاركة مجلد "target" واحد. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن إنشاء الحزمة الثانية في مساحة العمل دعنا ننشئ حزمة عضو ثانية في مساحة العمل ونسميها add_one. غيِّر ملف Cargo.toml الموجود في المستوى العلوي ليحدد المسار add_one في القائمة members: اسم الملف: Cargo.toml [workspace] members = [ "adder", "add_one", ] أنشئ بعد ذلك حزمة مكتبة مصرفة اسمها add_one: $ cargo new add_one --lib Created library `add_one` package يجب أن يحتوي مجلد "add" الآن على المجلدات والملفات التالية: ├── Cargo.lock ├── Cargo.toml ├── add_one │ ├── Cargo.toml │ └── src │ └── lib.rs ├── adder │ ├── Cargo.toml │ └── src │ └── main.rs └── target نضيف في الملف add_one/scr/lib.rs الدالة add_one: اسم الملف: add_one/src/lib.rs pub fn add_one(x: i32) -> i32 { x + 1 } الآن بإمكاننا أن نجعل كلًا من الحزمة adder والوحدة الثنائية المصرفة تعتمدان على حزمة add_one التي تحتوي مكتبتنا. أولاً، نضيف اعتمادية مسار add_one إلى الملف adder/Cargo.toml. [dependencies] add_one = { path = "../add_one" } لا يفترض كارجو أن الحزم المصرفة تعتمد على بعضها في مساحة العمل، لذا نحتاج إلى توضيح علاقات الاعتمادية. لنستخدم بعدها دالة add_one (من الحزمة المصرفة add_one) في الحزمة المصرفة adder. افتح الملف adder/scr/main.rs وأضف سطر use في الأعلى لإضافة حزمة المكتبة المصرفة add_one الجديدة إلى النطاق. ثم عدِّل الدالة main بحيث تستدعي الدالة add_one كما في الشيفرة 7. اسم الملف: adder/src/main.rs use add_one; fn main() { let num = 10; println!("Hello, world! {num} plus one is {}!", add_one::add_one(num)); } [الشيفرة 7: استخدام حزمة المكتبة المصرفة add_one من الحزمة adder] دعنا نبني مساحة العمل بتنفيذ cargo build في مجلد "add" العلوي. $ cargo build Compiling add_one v0.1.0 (file:///projects/add/add_one) Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.68s يمكننا تحديد أي حزمة نريد تشغيلها في مساحة العمل باستخدام الوسيط ‎-p واسم الحزمة مع cargo run لتشغيل الحزمة الثنائية المصرفة من المجلد "add": $ cargo run -p adder Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0s Running `target/debug/adder` Hello, world! 10 plus one is 11! يشغل هذا الأمر الشيفرة الموجودة في الملف "adder/scr/main.rs"، والتي تعتمد على الحزمة المصرفة add_one. الاعتماد على حزمة خارجية في مساحة العمل نلاحظ أن مساحة العمل تحتوي على ملف Cargo.lock واحد في المستوى الأعلى، بدلاً من أن يكون هناك ملف Cargo.lock في كل مسار حزمة مصرفة. يضمن ذلك أن كل حزمة مصرفة تستخدم الإصدار ذاته لكل الاعتماديات. إذا أضفنا حزمة rand للملفين "adder/Cargo.toml" و "add_one/Cargo.toml"، سيحوِّل كارجو كلاهما إلى إصدار واحد من rand، ثم سيسجل ذلك في Cargo.lock. جعل كل حزم المصرفة تستخدم نفس الاعتمادية يعني أن كل الحزم المصرفة ستكون متوافقة مع بعضها. دعنا نضيف الحزمة المصرفة rand إلى قسم [dependencies] في ملف add_one/Cargo.toml لكي نستخدم الحزمة المصرفة rand في الحزمة المصرفة add_one: اسم الملف: add_one/Cargo.toml [dependencies] rand = "0.8.5" يمكننا الآن إضافة use rand;‎ إلى الملف add_one/src/lib.rs، وبناء كامل مساحة العمل عن طريق تنفيذ cargo build في المجلد "add" الذي سيجلب ويصرِّف الحزمة المصرفة rand. نحصل على تحذير واحد لأننا لم نُشر إلى حزمة rand التي أضفناها إلى النطاق: $ cargo build Updating crates.io index Downloaded rand v0.8.5 --snip-- Compiling rand v0.8.5 Compiling add_one v0.1.0 (file:///projects/add/add_one) warning: unused import: `rand` --> add_one/src/lib.rs:1:5 | 1 | use rand; | ^^^^ | = note: `#[warn(unused_imports)]` on by default warning: `add_one` (lib) generated 1 warning Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 10.18s يحتوي ملف Cargo.lock في المستوى العلوي على معلومات عن الاعتمادية لكل من add_one و rand، ولكن وعلى الرغم من أننا نستخدم rand في مكان ما ضمن مساحة العمل إلا أننا لا نستطيع استخدامها في الحزم المصرفة الأخرى إلا إذا اضفنا rand إلى ملف Cargo.toml الخاص بها أيضاً. على سبيل المثال إذا أضفنا use rand;‎ إلى ملف adder/scr/main.rs من أجل الحزمة adder سنحصل على خطأ: $ cargo build --snip-- Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder) error[E0432]: unresolved import `rand` --> adder/src/main.rs:2:5 | 2 | use rand; | ^^^^ no external crate `rand` لحل هذه المشكلة، عدِّل ملف Cargo.toml لحزمة adder وأشِر إلى أن rand هي اعتمادية لها أيضاً. بناء الحزمة adder سيضيف rand إلى لائحة اعتماديات adder في ملف cargo.lock، ولكن لن يجري أي تنزيل لنسخ إضافية من rand. يضمن كارجو أن كل حزمة مصرفة في كل حزمة في مساحة العمل تستخدم نفس الإصدار من الحزمة rand، وبالتالي ستقل المساحة التخزينية المستخدمة وسنضمن أن كل الحزم المصرفة في مساحة العمل ستكون متوافقة مع بعضها بعضًا. إضافة اختبار إلى مساحة العمل سنضيف اختبارًا للدالة add_one::add_one داخل الحزمة المصرفة add_one للمزيد من التحسينات: اسم الملف: add_one/src/lib.rs pub fn add_one(x: i32) -> i32 { x + 1 } #[cfg(test)] mod tests { use super::*; #[test] fn it_works() { assert_eq!(3, add_one(2)); } } نفّذ الأمر cargo test ضمن مجلد "add" العلوي، إذ سيؤدي تنفيذ cargo test في مساحة عمل مهيكلة بهذا الشكل إلى تنفيذ الاختبارات الخاصة بالحزم المصرفة في مساحة العمل: $ cargo test Compiling add_one v0.1.0 (file:///projects/add/add_one) Compiling adder v0.1.0 (file:///projects/add/adder) Finished test [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.27s Running unittests src/lib.rs (target/debug/deps/add_one-f0253159197f7841) running 1 test test tests::it_works ... ok test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s Running unittests src/main.rs (target/debug/deps/adder-49979ff40686fa8e) running 0 tests test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s Doc-tests add_one running 0 tests test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s يُظهر أول قسم في الخرج نجاح اختبار it_works في الحزمة المصرفة add_one، بينما يظهر القسم الثاني أنه لم يُعثر على أي اختبار في الحزمة المصرفة adder، ويظهر القسم الأخير عدم العثور على اختبارات توثيق documentation tests في الحزمة المصرفة add_one. يمكن أيضاّ تنفيذ اختبارات لحزمة مصرفة محددة في مساحة عمل من المجلد العلوي باستخدام الراية ‎-p وتحديد اسم الحزمة المصرفة المراد اختبارها: $ cargo test -p add_one Finished test [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.00s Running unittests src/lib.rs (target/debug/deps/add_one-b3235fea9a156f74) running 1 test test tests::it_works ... ok test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s Doc-tests add_one running 0 tests test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s يظهر الخرج أن cargo test نفّذ فقط الاختبارات الموجودة في الحزمة المصرفة add_one ولم ينفّذ الاختبارات الموجودة في الحزمة المصرفة adder. إذا أردت نشر الحزم المصرفة في مساحة العمل على crates.io، فيجب على كل حزمة مصرفة في مساحة العمل أن تُنشر على حدة. نستطيع نشر حزمة مصرفة معينة في مساحة العمل باستخدام الراية ‎-p وتحديد اسم الحزمة المصرفة المراد نشرها بصورةٍ مماثلة للأمر cargo test. للتدرّب على العملية بصورةٍ أفضل، ضِف الحزمة المصرفة add_two لمساحة العمل هذه بنفس طريقة الحزمة المصرفة add_one. ضع في الحسبان استخدام مساحة العمل كلما كبر مشروعك، فمن الأسهل فهم مكونات صغيرة ومنفردة على كتلة كبيرة من الشيفرة البرمجية. إضافةً إلى ذلك، إبقاء الحزم المصرفة في مساحة عمل واحدة يجعل التنسيق بين الحزم المصرفة أسهل إذا كانت تُعدَّل باستمرار في نفس الوقت. تثبيت الملفات الثنائية binaries باستخدام cargo install يسمح لك أمر cargo install بتثبيت واستخدام الوحدات الثنائية المصرفة محليًا، وليس المقصود من ذلك استبدال حزم النظام، إذ أن الأمر موجود ليكون بمثابة طريقة ملائمة لمطوري رست لتثبيت الأدوات التي شاركها الآخرون على crates.io. لاحظ أنه يمكنك فقط تثبيت الحزم التي تحتوي أهداف ثنائية binary targets، والهدف الثنائي هو برنامج قابل للتشغيل يُنشأ إذا كانت الحزمة المصرفة تحتوي على ملف src/main.rs أو ملف آخر محدد على أنه ملف تنفيذي، على عكس هدف المكتبة library target الذي لا يمكن تشغيله لوحده، فهو موجود لضمِّه داخل برامج أخرى. تحتوي الحزم المصرفة عادةً على معلومات في ملف README وتدل هذه المعلومات فيما إذا كانت الوحدة المصرفة مكتبية أو تحتوي هدفًا ثنائيًا أو كلاهما. تُخزَّن كل الوحدات الثنائية المصرفة المثبتة عند تنفيذ cargo install في مجلد التثبيت الجذر الذي يدعى "bin". إذا ثبتّت رست باستخدام "rustup.rs" ولم يكن لديك أي إعدادات افتراضية فإن المجلد سيكون ‎$HOME/.cargo/bin. تأكد أن هذا المجلد في ‎$PATH الخاص بك لتكون قادراً على تشغيل البرامج التي ثبتتها باستخدام cargo install. ذكرنا سابقًا أن هناك تنفيذ لأداة grep بلغة رست اسمه ripgrep للبحث عن الملفات، ولتثبيت ripgrep يمكنك تنفيذ الأمر التالي: $ cargo install ripgrep Updating crates.io index Downloaded ripgrep v13.0.0 Downloaded 1 crate (243.3 KB) in 0.88s Installing ripgrep v13.0.0 --snip-- Compiling ripgrep v13.0.0 Finished release [optimized + debuginfo] target(s) in 3m 10s Installing ~/.cargo/bin/rg Installed package `ripgrep v13.0.0` (executable `rg`) يظهر السطر الثاني قبل الأخير من المخرجات مكان واسم الثنائية المثبتة، وهي rg في حالة ripgrep. إذا كان مجلد التثبيت موجودًا في ‎$PATH الخاص بك، فيمكنك تشغيل rg --help والبدء باستخدام أداة أسرع مكتوبة بلغة رست للبحث عن الملفات. توسيع استخدامات كارجو عن طريق أوامر مخصصة كارجو مصمم بحيث يمكن توسيع استخداماته بأوامر فرعية دون الحاجة لتعديله. إذا كان هناك وحدة ثنائية binary ضمن ‎$PATH اسمها cargo-something، فهذا يعني أنه يمكنك تشغيلها كما لو كانت أمر فرعي لكارجو عن طريق تنفيذ cargo something. تستطيع استعراض الأوامر المخصصة بتنفيذ cargo --list. قدرتك على استخدام cargo install لتثبيت الإضافات وتشغيلها كما في أدوات الكارجو المضمّنة built-in هي ميزة ملائمة جداً بتصميم كارجو. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل More About Cargo and Crates.io من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: تخصيص نسخ مشروع بلغة رست ونشرها على crates.io الأخطاء والتعامل معها في لغة رست الملكية Ownership في لغة رست

سنتعرّف هنا على كيفية تخصيص نُسَخ المشروع builds المختلفة باستخدام ما يُدعى حسابات الإصدار release profiles، ثمّ سنستعرض كيفيّة إضافة مشاريعك بلغة رست على موقع crates.io. تخصيص نسخ مشروع مع حسابات الإصدار وضبطها في كارجو cargo حسابات الإصدار في رست هي حسابات قابلة للتعديل customizable ومعرّفة مسبقًا بالعديد من الإعدادات المختلفة التي تسمح للمبرمج بأن يمتلك تحكمًا أكبر على العديد من الخيارات لتصريف الشيفرة البرمجية، إذ أن كل حساب مضبوط بصورةٍ مستقلة عن الآخر. لدى كارجو حسابين أساسيين، هما: حساب dev وهو حساب يستخدمه كارجو عندما تنفّذ cargo build وحساب release يستخدمه كارجو عندما تنفّذ cargo build --release. حساب dev معرَّف بإعدادات تصلح لعملية التطوير، وحساب release مُعرَّف بإعدادت تصلح لإطلاق نسخ جديدة. قد تكون أسماء الحسابات هذه ضمن خرج نسخ مشروعك مألوفة: $ cargo build Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0s $ cargo build --release Finished release [optimized] target(s) in 0.0s حسابات dev و release هي الحسابات التي يستخدمها المصرّف. يمتلك كارجو إعدادات افتراضية لكلٍ من الحسابات التي تُطبَّق عندما لا تُحدد بوضوح بإضافة أية أقسام [profile.*‎] إلى ملف cargo.toml الخاص بالمشروع، إذ عند إضافة قسم [profile.*‎] لأي حساب تريد التعديل عليه، فأنت تُعيد الكتابة على أي من الإعدادات الفرعية الخاصة بالإعدادات الافتراضية. مثلاً، هذه هي القيم الأساسية لإعدادات opt-level لكل من الحسابين dev و release. اسم الملف: cargo.toml [profile.dev] opt-level = 0 [profile.release] opt-level = 3 تتحكم إعدادات opt-level بعدد التحسينات التي ستطبقها رست على شيفرتك البرمجية، بمجال من 0 إلى 3، مع الانتباه إلى أن تطبيق أي تحسينات إضافية سيزيد من وقت التصريف، لذا إذا كنت في مرحلة التطوير وتصرّف شيفرتك البرمجية بصورةٍ متكررة، فستحتاج إلى تحسينات أقل لتُصرف أسرع حتى لو كانت الشيفرة البرمجية الناتجة تعمل أبطأ. ستكون القيمة لكلٍ من opt-level و dev افتراضيًا هي 0، وعندما تكون جاهزاً لإصدار شيفرتك البرمجية، فمن الأفضل أن تقضي وقتاً أكثر بالتصريف إذ أنك ستصرّف الشيفرة البرمجية لمرة واحدة فقط في وضع الإصدار، لكنك ستشغّل البرنامج عدّة مرات، إذًا يُقايض وضع الإصدار وقت التصريف الطويل مقابل شيفرة برمجية تعمل على نحوٍ أسرع، وهذا هو السبب في كون القيمة الأساسية opt-level للحساب release هي 3. يمكنك تجاوز القيمة الافتراضية بإضافة قيمة مختلفة لها في Cargo.toml، فإذا أردنا مثلًا أن يكون مستوى التحسين هو 1 في حساب التطوير، يمكننا إضافة هذين السطرين في ملف Cargo.toml الخاص بالمشروع: اسم الملف: Cargo.toml [profile.dev] opt-level =1 تعيد هذه الشيفرة تعريف الإعداد الافتراضي 0، وعندما ننفّذ cargo build، سيستخدم كارجو الإعدادات الافتراضية لحساب dev إضافةً إلى التعديلات التي أجريناها على opt-level، ولأننا ضبطنا opt-level إلى القيمة 1، سيطبّق كارجو تحسينات أكثر من التحسينات التي يطبقها في الوضع الافتراضي، ولكن ليس أكثر من التحسينات الموجودة في إصدار البناء. للحصول على لائحة كاملة من خيارات الضبط والقيم الافتراضية لكل حساب راجع توثيق كارجو. نشر وحدة مصرفة crate على crates.io استخدمنا حزم من crates.io مثل اعتماديات dependencies لمشاريعنا، لكن يمكنك أيضًا أن تشارك شيفرتك مع أشخاص آخرين عن طريق نشر حزمتك الخاصة. يوزِّع تسجيل الوحدة المُصرَّفة crates في crates.io الشيفرة المصدرية للحزم الخاصة بك، بحيث تكون الشيفرة المُستضافة مفتوحة المصدر. لدى رست وكارجو ميزات تجعل حزمتك المنشورة أسهل إيجادًا من قبل الأشخاص واستخدامها وسنتحدث عن بعض هذه المزايا ثم سنشرح كيف تنشر حزمة. كتابة تعليقات توثيق مفيدة سيساعد توثيق حزمتك بدقة المستخدمين الآخرين على معرفة كيف ومتى يستخدمونها، لذا يُعد استثمار الوقت في كتابة التوثيق أمرًا مجديًا. ناقشنا سابقًا كيف تعلّق شيفرة رست باستخدام خطين مائلين "//". لدى رست أيضًا نوع محدد من التعليقات للتوثيق تعرف بتعليق التوثيق documentation comment والذي سيولّد بدوره توثيق HTML. يعرض الملف المكتوب باستخدام HTML محتويات تعليقات التوثيق لعناصر الواجهة البرمجية API العامة والموجهة للمبرمجين المهتمين بمعرفة كيفية استخدام وحدة مصرفة بغض النظر عن كيفية عملها وراء الكواليس. تستخدم تعليقات التوثيق ثلاثة خطوط مائلة "///" بدلاً من خطّين، وتدعم صيغة ماركداون Markdown لتنسيق النص، إذ يكفي وضع تعليقات النص مباشرةً قبل العنصر الذي يوَثّق. تُظهر الشيفرة 1 تعليقات التوثيق لدالة add_one في وحدة مصرفة تدعى my_crate. اسم الملف: src/lib.rs /// أضف واحد إلى الرقم المُعطى /// /// # أمثلة /// /// ``` /// let arg = 5; /// let answer = my_crate::add_one(arg); /// /// assert_eq!(6, answer); /// ``` pub fn add_one(x: i32) -> i32 { x + 1 } [الشيفرة 1- تعليق التوثيق لدالة] نقدم هنا وصفًا عما تفعله دالة add_one، ابدأ القسم بعنوان Examples ثم ضع شيفرة تعبّر عن كيفية استخدام الدالة add_one، ويمكننا توليد توثيق HTML من تعليق التوثيق هذا عن طريق تنفيذ cargo doc، إذ يشغّل هذا الأمر أداة rustdoc الموزّعة مع رست وتضع توثيق HTML المولّد في المجلد "target/doc". سيبني تنفيذ cargo doc --open ملف HTML للتوثيق الحالي لوحدتك المصرفة (وأيضًا توثيق كل ما يعتمد على وحدتك المصرفة) ويفتح النتيجة في متصفح ويب للسهولة. انتقل إلى الدالة add_one وسترى كيف يتحول النص في تعليقات التوثيق، كما يظهر في الشكل 1: [الشكل 1: توثيق HTML لدالة add_one] الأقسام شائعة الاستخدام استخدمنا عنوان ماركداون ‎# Examples في الشيفرة 1 لإنشاء قسم في ملف HTML بالعنوان "Examples" وهذه بعض الأجزاء الشائعة الأخرى التي يستخدمها مؤلفو الوحدات المصرفة في توثيقهم: الهلع Panics: السيناريوهات التي تتوقف بها الدوال المُضمنة بالتوثيق، ويجب على مستخدمي الدالة الذين لا يريدون لبرامجهم أن تتوقف ألا يستدعوا الدالة في هذه الحالات. الأخطاء Errors: إذا أعادت الدالة القيمة Result واصفةً أنواع الأخطاء التي قد حصلت للشيفرة البرمجية المُستدعاة والظروف التي قد تسببت بحدوث الأخطاء التي تعيدها، تكون هذه المعلومات مفيدة للمستخدمين ويمكنهم بهذا أن يكتبوا شيفرة تستطيع التعامل مع الأنواع المختلفة من الأخطاء بعدة طرق. الأمان Safety: إذا استُدعيَت الدالة unsafe (نناقش عدم الأمان Unsafety لاحقًا)، يجب أن يكون هناك قسمٌ يشرح سبب عدم أمان الدالة ويغطي الأنواع اللا متغايرة invariants التي تتوقعها الدالة من المستخدمين. لا تحتاج معظم تعليقات التوثيق لكل هذه الأقسام، لكن هذه لائحة جيدة تذكرك بالجوانب التي سيهتم مستخدمو شيفرتك البرمجية بمعرفتها. استخدام تعليقات التوثيق مثل اختبارات يساعد إضافة كُتَل من الشيفرات البرمجية على أنها مثال ضمن تعليقات التوثيق فهم كيفية استخدام مكتبتك، ولفعل هذا الأمر مزايا إضافية: إذ أن تنفيذ cargo test سينفذ بدوره أمثلة الشيفرة البرمجية في توثيقك مثل اختبارات. لا شيء أفضل من توثيق يحتوي على أمثلة، لكن لا شيء أسوأ من أمثلة لا تعمل لأن الشيفرة البرمجية قد تغيرت منذ وقت كتابة التوثيق. نحصل على قسم في نتائج الاختبارات إذا نفّذنا الأمر cargo test مع توثيق دالة add_one من الشيفرة 1 على النحو التالي: Doc-tests my_crate running 1 test test src/lib.rs - add_one (line 5) ... ok test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.27s الآن إذا غيرنا إما الدالة أو المثال بحيث يهلع الماكرو assert_eq!‎ في المثال وينفّذ cargo test مرةً أخرى، سنرى أن اختبارات التوثيق تلاحظ أن شيفرة المثال والشيفرة البرمجية لا يتزامنان مع بعضهما بعضًا. تعليق العناصر المحتواة يضيف أسلوب التعليق "!//" التوثيق إلى العنصر الذي يحتوي على التعليقات بدلاً من العناصر التي تلي التعليقات، ونستخدم عادةً تعليقات المستند هذه داخل ملف الوحدة المصرفة الجذر (src/lib.rs اصطلاحًا)، أو داخل وحدة ما لتوثيق الوحدة المصرفة، أو الوحدة ككُل. على سبيل المثال، لإضافة التوثيق التي يصف الغرض من الوحدة المصرّفة my_crate التي تحتوي على الدالة add_one، نضيف تعليقات التوثيق التي تبدأ بـ "!//" إلى بداية الملف src/lib.rs، كما هو موضح في الشيفرة 2: اسم الملف: src/lib.rs //! # My Crate //! //! `my_crate` is a collection of utilities to make performing certain //! calculations more convenient. /// Adds one to the number given. // --snip-- [الشيفرة 2: توثيق الوحدة المصرفة my_crate ككل] لاحظ عدم وجود أي شيفرة برمجية بعد آخر سطر يبدأ بـ "!//"، وذلك لأننا بدأنا التعليقات بـ "!//" بدلاً من "///". نوثّق العنصر الذي يحتوي على هذا التعليق بدلاً من العنصر الذي يتبع هذا التعليق، وفي هذه الحالة، يكون هذا العنصر هو ملف src/lib.rs، وهو الوحدة المصرفة الجذر، إذ تصف هذه التعليقات كامل الوحدة المصرفة. عندما ننفّذ cargo doc --open، تظهر هذه التعليقات على الصفحة الأولى من توثيق my_crate أعلى قائمة العناصر العامة في الوحدة المصرفة، كما هو موضح في الشكل 2: [الشكل 2: التوثيق المولَّد للوحدة المصرّفة my_crate متضمنًا التعليق الذي يصف كل الوحدة المصرفة] تُعد تعليقات التوثيق داخل العناصر مفيدةً لوصف الوحدات المصرفة والوحدات خصوصًا. استخدمها لشرح الغرض العام من الحاوية container لمساعدة المستخدمين على فهم تنظيم الوحدة المصرفة. تصدير واجهة برمجية عامة Public API ملائمة باستخدام pub use يُعد هيكل الواجهة البرمجية العامة أحد النقاط المهمة عند نشر وحدة مصرفة، إذ يكون الأشخاص الذين يستخدمون الوحدة المصرفة الخاصة بك أقل دراية منك بهيكلية الوحدة، وقد يواجهون صعوبةً في إيجاد الأجزاء التي يريدون استخدامها إذا كانت الوحدة المصرفة الخاصة بك تحتوي على تسلسل هرمي كبير. تناولنا سابقًا كيفية جعل العناصر عامة باستخدام الكلمة المفتاحية pub، وإضافة العناصر إلى نطاق باستخدام الكلمة المفتاحية use. ومع ذلك، قد لا تكون الهيكلية المنطقية بالنسبة لك أثناء تطوير الوحدة المصرفة مناسبةً للمستخدمين، إذ قد ترغب في تنظيم الهياكل الخاصة بك ضمن تسلسل هرمي يحتوي على مستويات متعددة، ولكن قد يواجه بعض الأشخاص مشاكلًا بخصوص وجود نوع ما عرّفته في مكان عميق ضمن التسلسل الهرمي وذلك عندما يرغبون باستخدامه، كما قد يسبب الاضطرار إلى إدخال المسار التالي بعض الازعاج: use my_crate::some_module::another_module::UsefulType;‎ بدلًا من استخدام: use my_crate::UsefulType;‎ الخبر السار هو أنه إذا لم يكن الهيكل مناسبًا للآخرين لاستخدامه من مكتبة أخرى، فلن تضطر إلى إعادة ترتيب التنظيم الداخلي، إذ يمكنك إعادة تصدير العناصر بدلًا من ذلك لإنشاء هيكل عام مختلف عن هيكلتك الخاصة باستخدام pub use. تأخذ عملية إعادة التصدير عنصرًا عامًا من مكان ما وتجعله عامًا في مكان آخر، كما لو جرى تعريفه في موقع آخر عوضًا عن ذلك. على سبيل المثال، لنفترض أننا أنشأنا مكتبة باسم art لنمذجة المفاهيم الفنية، بحيث يوجد داخل هذه المكتبة وحدتان: وحدة kinds تحتوي على معدّدَين enums باسم PrimaryColor و SecondaryColor ووحدة utils تحتوي على دالة تدعى mix، كما هو موضح في الشيفرة 3: اسم الملف: src/lib.rs //! # Art //! //! مكتبة لنمذجة المفاهيم الفنية pub mod kinds { /// الألوان الأساسية طبقًا لنموذج‪ ‪‪‪RYB pub enum PrimaryColor { Red, Yellow, Blue, } /// الألوان الثانوية طبقًا لنموذج‪ RYB pub enum SecondaryColor { Orange, Green, Purple, } } pub mod utils { use crate::kinds::*; /// دمج لونين أساسيين بقيم متساوية لإنشاء لون ثانوي pub fn mix(c1: PrimaryColor, c2: PrimaryColor) -> SecondaryColor { // --snip-- } } [الشيفرة 3: مكتبة art التي تحتوي على عناصر منظمة ضمن الوحدتين kinds و utils] يوضح الشكل 3 كيف ستبدو الصفحة الأولى لتوثيق الوحدة المصرفة التي أُنشئت بواسطة cargo doc: [الشكل 3: الصفحة الأولى لتوثيق art الذي توضّح الوحدتين kinds و utils] لاحظ أن النوعين PrimaryColor و SecondaryColor غير مُدرجين في الصفحة الأولى وكذلك دالة mix، إذ يجب علينا النقر على kinds و utils لرؤيتهما. ستحتاج وحدة مصرفة أخرى تعتمد على هذه المكتبة إلى عبارات use، لتجلب العناصر الموجودة في art إلى النطاق، وبالتالي تحديد هيكل الوحدة المعرّفة حاليًا. تُظهر الشيفرة 4 مثالاً على الوحدة المصرفة التي تستخدم عناصر PrimaryColor و mix من الوحدة المصرفة art: اسم الملف: src/main.rs use art::kinds::PrimaryColor; use art::utils::mix; fn main() { let red = PrimaryColor::Red; let yellow = PrimaryColor::Yellow; mix(red, yellow); } [الشيفرة 4: وحدة مصرفة تستخدم عناصر الوحدة المصرفة art مع تصدير هيكلها الداخلي] ينبغي على مؤلف الشيفرة في الشيفرة 4 التي تستخدم الوحدة المصرفة art أن يعرّف أن PrimaryColor موجود في الوحدة kinds وأن mix موجودة في الوحدة utils. هيكل الوحدة المصرفة art مناسب أكثر للمطورين العاملين على الوحدة المصرفة art مقارنةً بمن سيستخدمها، إذ لا يحتوي الهيكل الداخلي على أي معلومات مفيدة لشخص يحاول فهم كيفية استخدام الوحدة المصرفة art، بل يتسبب الهيكل الداخلي باللّبس لأن المطورين الذين يستخدمونها يجب أن يعرفوا أيّ المسارات التي يجب عليهم الذهاب إليها كما يجب عليهم تحديد أسماء الوحدات في عبارات use. لإزالة التنظيم الداخلي من الواجهة البرمجية العامة يمكننا تعديل شيفرة الوحدة المصرفة art في الشيفرة 3 لإضافة تعليمات pub use لإعادة تصدير العناصر للمستوى العلوي كما هو موضح في الشيفرة 5: اسم الملف: src/lib.rs //! # Art //! //! مكتبة لنمذجة المفاهيم الفنية pub use self::kinds::PrimaryColor; pub use self::kinds::SecondaryColor; pub use self::utils::mix; pub mod kinds { // --snip-- } pub mod utils { // --snip-- } [الشيفرة 5: إضافة تعليمات pub use لإعادة تصدير العناصر] سيُدرِج توثيق الواجهة البرمجية التي يولدها الأمر cargp doc لهذه الوحدة المصرفة ويعيد تصديرها على الصفحة الأولى كما هو موضح في الشكل 4 جاعلًا النوعَين PrimaryColor و SecondaryColor ودالة mix أسهل للإيجاد. [الشكل 4: الصفحة الأولى لتوثيق art التي تعرض عمليات إعادة التصدير] يمكن لمستخدمي الوحدة المصرفة art أن يروا ويستخدموا الهيكلة الداخلية من الشيفرة 3 كما هو موضح في الشيفرة 4 أو يمكنهم استخدام هيكل أكثر سهولة للاستخدام في الشيفرة 5 كما هو موضح في الشيفرة 6: اسم الملف: src/main.rs use art::mix; use art::PrimaryColor; fn main() { // --snip-- } [الشيفرة 6: برنامج يستخدم العناصر المعاد تصديرها من الوحدة المصرفة art] يمكن -في الحالات التي يوجد فيها العديد من الوحدات المتداخلة nested modules- أن تحدث عملية إعادة تصدير الأنواع في المستوى العلوي باستخدام pub use فرقًا واضحًا على تجربة الأشخاص في استخدام الوحدة المصرّفة. الاستخدام الشائع الآخر للتعليمة pub use هو إعادة تصدير تعريفات الاعتمادية في الوحدة المصرفة الحالية لجعل تعريفات تلك الوحدة المصرفة جزءًا من الواجهة البرمجية العامة لوحدتك المصرفة. يُعد إنشاء بنية واجهة برمجية عامة مفيدة فنًا أكثر من كونه علمًا، ويمكنك تكرار المحاولة حتى تعثر على واجهة برمجية تعمل بصورةٍ أفضل لمستخدميها، ويمنحك اختيار pub use مرونةً في كيفية هيكلة وحدتك المصرفة داخليًا وفصل هذه الهيكلة الداخلية عما تقدمه للمستخدمين. ألقِ نظرةً على الشيفرات البرمجية الخاصة ببعض الوحدات المصرفة التي ثبّتتها لمعرفة ما إذا كانت هيكلتها الداخلية مختلفة عن الواجهة البرمجية العامة. إنشاء حساب Crates.io قبل أن تتمكن من نشر أي وحدات مصرفة، تحتاج إلى إنشاء حساب على crates.io والحصول على رمز واجهة برمجية مميز API token، ولفعل ذلك، انقر على زر الصفحة الرئيسية على crates.io وسجّل الدخول عبر حساب غيت هب GitHub، إذ يُعد حساب غيت هب أحد المتطلبات حاليًا، ولكن قد يدعم الموقع طرقًا أخرى لإنشاء حساب في المستقبل. بمجرد تسجيل الدخول، اذهب إلى إعدادات حسابك على https://crates.io/me واسترجع مفتاح API. ثم نفّذ الأمر cargo login باستخدام مفتاح API الخاص بك، كما يلي: $ cargo login abcdefghijklmnopqrstuvwxyz012345 يُعلم هذا الأمر كارجو برمز API الخاص بك وتخزينه محليًا في "‎~/.cargo/credentials". لاحظ أن هذا الرمز هو سر، فلا تشاركه مع أي شخص آخر، وإذا شاركته مع أي شخص لأي سبب من الأسباب، فيجب عليك إبطاله وإنشاء رمز مميز جديد على crates.io. إضافة بيانات وصفية لوحدة مصرفة جديدة لنفترض أن لديك وحدة مصرفة تريد نشرها، ستحتاج قبل النشر إلى إضافة بعض البيانات الوصفية في قسم [package] داخل ملف Cargo.toml الخاص بالوحدة المصرفة. ستحتاج وحدتك المصرفة إلى اسم مميز، إذ يُمكنك تسمية الوحدة المصرفة أثناء عملك على وحدة مصرفة محليًا كما تريد، ومع ذلك، تُخصَّص أسماء الوحدات المصرفة على crates.io على أساس من يأتي أولًا يُخدم أولًا first-come, first-served. بمجرد اختيار اسم لوحدة مصرفة ما، لا يمكن لأي شخص آخر نشر وحدة مصرفة بهذا الاسم. قبل محاولة نشر وحدة مصرفة، ابحث عن الاسم الذي تريد استخدامه، فإذا كان الاسم مستخدمًا، ستحتاج إلى البحث عن اسم آخر وتعديل حقل name في ملف Cargo.toml في قسم [package] لاستخدام الاسم الجديد للنشر، كما يلي: اسم الملف: Cargo.toml [package] name = "guessing_game" حتى إذا اخترت اسمًا مميزًا، عند تنفيذ cargo publish لنشر الوحدة المصرفة في هذه المرحلة، ستتلقى تحذيرًا ثم خطأ: $ cargo publish Updating crates.io index warning: manifest has no description, license, license-file, documentation, homepage or repository. See https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html#package-metadata for more info. --snip-- error: failed to publish to registry at https://crates.io Caused by: the remote server responded with an error: missing or empty metadata fields: description, license. Please see https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html for how to upload metadata تحدث هذه الأخطاء بسبب افتقاد بعض المعلومات المهمة؛ إذ أن الوصف والترخيص مطلوبان حتى يعرف الأشخاص ما تفعله الوحدة المصرفة الخاصة بك وتحت أي شروط يمكنهم استخدامها. أضف وصفًا في Cargo.toml بحيث يكون مجرد جملة أو جملتين، لأنه سيظهر مع الوحدة المصرفة الخاصة بك في نتائج البحث، أما بالنسبة لحقل license، فأنت بحاجة لمنح قيمة معرّف الترخيص. تُدرج مؤسسة لينكس لتبادل بيانات حزم البرمجيات Linux Foundation’s Software Package Data Exchange -أو اختصارًا SPDX- المعرّفات التي يمكنك استخدامها لهذه القيمة. على سبيل المثال، لتحديد أنك رخّصت وحدتك المصرفة باستخدام ترخيص MIT، أضف معرف MIT: اسم الملف: Cargo.toml [package] name = "guessing_game" license = "MIT" إذا أردت استخدام ترخيص غير موجود في SPDX، فأنت بحاجة إلى وضع نص هذا الترخيص في ملف، وتضمين الملف في مشروعك، ثم استخدام license-file لتحديد اسم هذا الملف بدلاً من ذلك من استخدام المفتاح license. التوجيه بشأن الترخيص المناسب لمشروعك هو خارج نطاق هذا الكتاب. يرخِّص الكثير من الأشخاص في مجتمع رست مشاريعهم بنفس طريقة رست ألا وهي باستخدام ترخيص مزدوج من "MIT OR Apache-2.0". تدلّك هذه الممارسة على أنه بإمكانك أيضًا تحديد معرّفات ترخيص متعددة مفصولة بـ OR لتضمين تراخيص متعددة لمشروعك. باستخدام الاسم المميز والإصدار والوصف والترخيص المضاف، أصبح ملف Cargo.toml الخاص بالمشروع جاهزًا للنشر على النحو التالي: اسم الملف: Cargo.toml [package] name = "guessing_game" version = "0.1.0" edition = "2021" description = "A fun game where you guess what number the computer has chosen." license = "MIT OR Apache-2.0" [dependencies] يصف توثيق كارجو البيانات الوصفية الأخرى التي يمكنك تحديدها للتأكد من أن الآخرين يمكنهم اكتشاف واستخدام وحدة التصريف الخاصة بك بسهولة أكبر. النشر على Crates.io الآن وبعد أن أنشأت حسابًا، وحفظت رمز API، واخترت اسمًا للوحدة المصرفة، وحددت البيانات الوصفية المطلوبة، فأنت جاهزٌ للنشر، إذ يؤدي نشر وحدة مصرفة إلى رفع إصدار معين إلى crates.io ليستخدمه الآخرون. كن حذرًا، لأن النشر دائم، ولا يمكن الكتابة فوق الإصدار مطلقًا، ولا يمكن حذف الشيفرة البرمجية. يتمثل أحد الأهداف الرئيسة لموقع crates.io بالعمل مثل أرشيف دائم للشيفرة البرمجية بحيث تستمر عمليات إنشاء جميع المشاريع التي تعتمد على الوحدات المصرفة من crates.io في العمل، والسماح بحذف نسخة ما سيجعل تحقيق هذا الهدف مستحيلًا، ومع ذلك، لا يوجد حد لعدد إصدارات الوحدات المصرفة التي يمكنك نشرها. نفّذ الأمر cargo publish مرةً أخرى. يجب أن تنجح الآن: $ cargo publish Updating crates.io index Packaging guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game) Verifying guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game) Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game/target/package/guessing_game-0.1.0) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.19s Uploading guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game) تهانينا، فقد شاركت الآن الشيفرة الخاصة بك مع مجتمع رست، ويمكن لأي أحدٍ بسهولة إضافة الوحدة المصرفة الخاصة بك مثل اعتمادية لمشروعه. نشر نسخة جديدة لوحدة مصرفة موجودة مسبقا عندما تُجري تغييرات على الوحدة المصرفة الخاصة بك وتكون جاهزًا لطرح إصدار جديد، فإنك تغيّر قيمة version المحددة في ملف Cargo.toml الخاص بك وتعيد النشر. استخدم قواعد الإدارة الدلالية لنُسخ البرمجيات Semantic Versioning rules لتحديد رقم الإصدار التالي المناسب بناءً على التغييرات التي أجريتها، ومن ثم نفّذ cargo publish لرفع الإصدار الجديد. تعطيل النسخ من Crates.io باستخدام cargo yank على الرغم من أنه لا يمكنك إزالة الإصدارات السابقة للوحدة المصرفة، إلا أنه يمكنك منع أي مشاريع مستقبلية من إضافتها مثل اعتمادية جديدة، ويكون هذا مفيدًا عندما يُعطَّل إصدار الوحدة المصرفة لسبب أو لآخر، وفي مثل هذه الحالات، يدعم كارجو سحب yanking إصدار وحدة مصرفة. يمنع سحب إصدار ما المشاريع الجديدة من الاعتماد على هذا الإصدار مع السماح لجميع المشاريع الحالية التي تعتمد عليه بالاستمرار، إذ يعني السحب أن جميع المشاريع التي تحتوي على Cargo.lock لن تتعطّل، ولن تستخدم أي ملفات Cargo.lock المستقبلية المنشأة الإصدار المسحوب. لسحب نسخة من وحدة مصرفة، نفّذ cargo yank في دليل الوحدة المصرفة الذي نشرتَه سابقًا، وحدّد أي إصدار تريد إزالته. على سبيل المثال، إذا نشرنا وحدة مصرفة باسم guessing_game الإصدار 1.0.1 وأردنا انتزاعه، في مجلد المشروع guessing_game ننفّذ ما يلي: $ cargo yank --vers 1.0.1 Updating crates.io index Yank guessing_game@1.0.1 يمكنك أيضًا التراجع عن عملية السحب من خلال إضافة undo-- إلى الأمر والسماح للمشاريع بالاعتماد على الإصدار مرة أخرى: $ cargo yank --vers 1.0.1 --undo Updating crates.io index Unyank guessing_game_:1.0.1 لا تحذف عملية السحب أي شيفرة برمجية، إذ من غير الممكن على سبيل المثال حذف بيانات حساسة رُفعَت بالخطأ. إذا حدث ذلك، يجب عليك إعادة تعيين تلك البيانات على الفور. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل More About Cargo and Crates.io من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: الاختيار بين الحلقات Loops والمكررات Iterators في لغة رست كتابة برنامج سطر أوامر Command Line بلغة رست Rust المسارات paths والنطاق الخاص بها في لغة رست Rust

تعرفنا في الفصل السابق "معالجة سلسلة من العناصر باستخدام المكررات iterators" والذي يليه "استخدام المكررات Iterators في تطبيق سطر أوامر" على المكررات Iterators وكيفية استخدامها عمليًا ولعل السؤال الذي خطر ببالك الآن بعد قراءتهما هو: أيّ طرق التطبيق ينبغي عليك استعمالها عند برمجتك لبرنامجك ولماذا؟ التطبيق الأصلي في الشيفرة 21، أم الإصدار باستخدام المكررات في الشيفرة 22 مقال "استخدام المكررات Iterators في تطبيق سطر أوامر بلغة رست"؟ يفضِّل معظم مبرمجي لغة رست استخدام المكررات، وعلى الرغم من أن هذه الطريقة أصعب فهمًا في البداية إلا أنك ستفضلها بعد الاعتياد عليها وعلى محولات المكررات المختلفة، إذ ستركّز عندها شيفرتك البرمجية على الهدف العام للحلقة بدلًا من إضاعة الوقت في ضبط الأجزاء المختلفة من الحلقات وإنشاء أشعة جديدة. تخلّصنا هذه الطريقة من الكثير من الشيفرات البرمجية الاعتيادية بحيث يكون من الأسهل رؤية المقصد الأساسي من الشيفرة البرمجية على نحوٍ فريد لكل استخدام، مثل ترشيح كل عنصر في المكرر بحسب شرط ما. لكن هل الطريقتان متساويتان حقًا؟ يقول الافتراض المنطقي: الحلقة التي يكون تطبيقها على مستوى منخفض أسرع. دعنا نتناقش بالتفاصيل. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن المقارنة بين أداء الحلقات والمكررات عليك معرفة أيّ التطبيقين أسرع، الحلقات أم المكررات؟ وذلك لتحديد متى يجب عليك استخدام أحد التطبيقين؛ هل إصدار الدالة search (من المقال السابق) باستخدام حلقة for أسرع أم إصدار المكررات؟ ننفّذ اختبار أداء بكتابة كامل محتويات رواية "مغامرات شيرلوك هولمز The Adventures of Sherlock Holmes" لكاتبها سير آرثر كونان دويل Sir Arthur Conan Doyle إلى String والبحث عن الكلمة "the" في المحتويات. إليك نتائج اختبار الأداء على كلا الإصدارين لدالة search باستخدام حلقة for، وباستخدام المكرّرات: test bench_search_for ... bench: 19,620,300 ns/iter (+/- 915,700) test bench_search_iter ... bench: 19,234,900 ns/iter (+/- 657,200) كان إصدار المكررات أسرع قليلًا. لن نشرح الشيفرة البرمجية الخاصة باختبار الأداء هنا، لأن الهدف من المقال ليس برهنة أن الإصدارين متساويين بالأداء بل هو لملاحظة أداء كل طريقة بالنسبة للأخرى. ينبغي عليك التحقق من نصوص متفاوتة الطول للوسيط contents للحصول على اختبار أداء أكثر وضوًحا، واستخدام كلمات مختلفة من أطوال متفاوتة للوسيط query وتجربة مختلف أنواع الحالات. ما نريد الوصول إليه هنا هو التالي: على الرغم من أن المكررات تستخدم تطبيقًا مجرّدًا عالي المستوى، إلا أنها تُصرَّف إلى شيفرة برمجية مماثلة لشيفرة تطبيق منخفض المستوى كتبتها بنفسك، إذ أن المكررات هي من الطرق المجرّدة عديمة الحمل zero-cost abstraction في رست، وهذا يعني أن استخدام التجريد لن يؤثر على وقت التشغيل. هذا الأمر مماثل لكيفية تعريف بيارن ستروستروب Bjarne Stroustrup مصمّم لغة سي بلس بلس C++‎ ومطبّقها لمبدأ انعدام الحمل غير المباشر zero-overhead في كتابه "أساسيات سي بلس بلس Foundations of C++‎"‏ (2012): الشيفرة البرمجية التالية هي مثال آخر مأخوذ من برنامج فك ترميز صوت، إذ تستخدم خوارزمية فك الترميز عملية التوقع الخطي الرياضي لتوقّع القيم المستقبلية بناءً على دالة خطية تأخذ العينات السابقة. تستخدم هذه الشيفرة البرمجية سلسلة مكررات لإنجاز بعض العمليات الرياضية على ثلاثة متغيرات موجودة في النطاق scope، هي: buffer شريحة البيانات، ومصفوفة من 12 عنصر coefficients وأي مقدار إزاحة بالبيانات مُخزَّن في qlb_shift، وقد صرّحنا عن هذه المتغيرات داخل المثال دون إسناد أي قيمة لها. على الرغم من أن هذه الشيفرة البرمجية ليست مفيدة خارج سياقها إلا أنها مثال مختصر وواقعي على كيفية ترجمة رست للأفكار والتطبيقات عالية المستوى إلى مستوى منخفض. let buffer: &mut [i32]; let coefficients: [i64; 12]; let qlp_shift: i16; for i in 12..buffer.len() { let prediction = coefficients.iter() .zip(&buffer[i - 12..i]) .map(|(&c, &s)| c * s as i64) .sum::<i64>() >> qlp_shift; let delta = buffer[i]; buffer[i] = prediction as i32 + delta; } تمرّ الشيفرة البرمجية على القيم الاثنا عشر الموجودة في coefficients وتستخدم التابع zip لاقتران القيم الاثنا عشر الحالية مع القيم الاثني العشر السابقة الموجودة في buffer وذلك لحساب قيمة التوقع prediction، ثم نضرب قيمة كل زوج على حدى ونجمع النتيجة ونُزيح shift البتات bits في نتيجة الجمع بمقدار qlb_shift بت إلى اليمين. تركّز العمليات الحسابية في تطبيقات مثل فك ترميز الصوت على الأداء في المقام الأول. نُنشئ هنا مكررًا باستخدام محوّلَين adaptor ومن ثم نستهلك القيمة. ما هي شيفرة أسيمبلي Assembly التي ستُصرَّف إليها شيفرة رست هذه؟ تُصرَّف حتى الوقت الحالي إلى نفس شيفرة أسيمبلي التي قد تكتبها بنفسك. ليس هناك أي حلقة للمكرر الخاص بالقيم coefficients، إذ تعرف رست أن هناك 12 تكرارًا فقط، لذا فهي تنشر الحلقة؛ وعملية النشر unrolling هي عملية لتحسين الأداء، إذ يُزال فيها الحمل الإضافي غير المباشر الخاص بالشيفرة البرمجية المُتحكمة بالحلقة وتُولَّد شيفرة برمجية متكررة بدلًا من ذلك للشيفرة البرمجية في كل تكرار من الحلقة. تُخزَّن جميع المعاملات في المسجلات registers، مما يعني أن الوصول إلى القيم عملية سريعة، ولا يوجد هناك أي تحقق للقيود على مصفوفة الوصول access array خلال وقت التشغيل. ترفع جميع هذه الخطوات التي تفعلها رست لتحسين الأداء من فعالية أداء الشيفرة البرمجية الناتجة كثيرًا. الآن وبعد معرفتك لهذا، يمكنك استخدام المكررات والمغلفات دون أي خوف، إذ يجعلان من شيفرتك البرمجية ذات مستوى تطبيقي أعلى دون التفريط بسرعة الأداء عند وقت التشغيل. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Functional Language Features: Iterators and Closures من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: استخدام المكررات Iterators في تطبيق سطر أوامر بلغة رست بنية match للتحكم بسير برامج لغة رست Rust التحكم بسير تنفيذ برامج راست Rust

يمكننا الآن تحسين مشروع سطر الأوامر الذي نفذناه في فصل سابق بعنوان كتابة برنامج سطر أوامر Command Line بلغة رست Rust بعد تعرُّفنا على المكرّرات في المقال السابق معالجة سلسلة من العناصر باستخدام المكررات iterators، إذ سنستخدمها لجعل شيفرتنا البرمجية أكثر وضوحًا واختصارًا. دعنا نلقي نظرةً على طريقة تطبيق المكررات في مشروعنا والتي ستجعل منه إصدارًا محسنًا خاصةً على الدالتين Config::build و search. إزالة clone باستخدام المكرر أضفنا في الشيفرة 6 (من فصل كتابة برنامج سطر أوامر بلغة رست: إعادة بناء التعليمات البرمجية لتحسين النمطية Modularity والتعامل مع الأخطاء) شيفرةً برمجية تأخذ شريحةً slice من القيم ذات النوع String وأنشأنا بها نسخةً instance من الهيكل Config بالمرور على الشريحة ونسخ القيم والسماح بالهيكل Config بامتلاك هذه القيم. سنُعيد كتابة التطبيق ذاته الخاص بالدالة Config::build في الشيفرة 17 كما كانت في الشيفرة 23 (الفصل 12): اسم الملف: src/lib.rs impl Config { pub fn build(args: &[String]) -> Result<Config, &'static str> { if args.len() < 3 { return Err("not enough arguments"); } let query = args[1].clone(); let file_path = args[2].clone(); let ignore_case = env::var("IGNORE_CASE").is_ok(); Ok(Config { query, file_path, ignore_case, }) } } [الشيفرة 17: إعادة بناء الدالة Config::build من الشيفرة 23 (الفصل 12)] ذكرنا وقتها أنه ليس علينا القلق بخصوص استدعاءات clone غير الفعالة لأننا سنزيلها في المستقبل. حسنًا، أتى الوقت الآن. نحتاج clone هنا لوجود شريحة بعناصر String في المعامل args، إلا أن الدالة build لا تمتلك args، ولإعادة ملكية نسخة Config، اضطررنا لنسخ القيم من الحقول query و file_path الموجودة في الهيكل Config بحيث تمتلك نسخة Config القيم الموجودة في حقوله. أصبح بإمكاننا -بمعرفتنا الجديدة بخصوص المكررات- التعديل على الدالة build لأخذ ملكية مكرر مثل وسيط لها بدلًا من استعارة شريحة، وسنستخدم وظائف المكرر بدلًا من الشيفرة البرمجية التي تتحقق من طول السلسلة النصية وتمرّ على عناصرها في مواقع محددة، وسيوضِّح ذلك استخدام Config::build لأن المكرر يستطيع الحصول على هذه القيم. بعد أخذ الدالة Config::build لملكية المكرر وتوقف استخدامها لعمليات الفهرسة indexing التي تستعير القيم، أصبح بإمكاننا نقل قيم String من المكرر إلى الهيكل Config بدلًا من استدعاء clone وإنشاء تخصيص allocation جديد. إزالة المكرر المعاد مباشرة افتح ملف src/main.rs الخاص بمشروع الدخل والخرج، والذي يجب أن يبدو مماثلًا لما يلي: اسم الملف: src/main.rs fn main() { let args: Vec<String> = env::args().collect(); let config = Config::build(&args).unwrap_or_else(|err| { eprintln!("Problem parsing arguments: {err}"); process::exit(1); }); // --snip-- } سنعدّل أولًا بداية الدالة main التي كانت موجودة في الشيفرة 24 من فصل سابق لتكون الشيفرة 18 التي تستخدم مكررًا، إلا أنها لن تُصرَّف بنجاح إلا بعد تعديلنا للدالة Config::build أيضًا. اسم الملف: src/main.rs fn main() { let config = Config::build(env::args()).unwrap_or_else(|err| { eprintln!("Problem parsing arguments: {err}"); process::exit(1); }); // --snip-- } [الشيفرة 18: تمرير القيمة المعادة من env::args إلى Config::build] تُعيد الدالة env::args مكررًا، إذ يمكننا تمرير ملكية المكرّر المُعاد من env::args إلى Config::build الآن مباشرةً بدلًا من تجميع قيم المكرر في شعاع ثم تمرير شريحة إلى الدالة Config::build. نحتاج إلى تحديث تعريف الدالة Config::build في ملف src/lib.rs الخاص بمشروعنا. دعنا نغير بصمة الدالة Config::build لتبدو على نحوٍ مماثل للشيفرة 19، إلا أن هذا لن يُصرَّف بنجاح لأننا بحاجة لتحديث متن الدالة أيضًا. اسم الملف: src/lib.rs impl Config { pub fn build( mut args: impl Iterator<Item = String>, ) -> Result<Config, &'static str> { // --snip-- [الشيفرة 19: تحديث بصمة الدالة Config::build بحيث تتوقع تمرير مكرر] يوضّح توثيق المكتبة القياسية بالنسبة للدالة env::args بأن نوع المكرر المُعاد هو std::env::Args وأن هذا النوع يطبّق السمة Iterator ويُعيد قيمًا من النوع String. حدّثنا بصمة الدالة Config::build بحيث يحتوي المعامل args على نوع معمم generic type بحدّ السمة trait bound impl Iterator<Item = String>‎‎ بدلًا من ‎&[String]‎. ناقشنا الصيغة impl Trait سابقًا وهي تعني أن args يمكن أن يكون أي نوع يطبّق النوع Iterator ويُعيد عناصرًا من النوع String. يمكننا إضافة الكلمة المفتاحية mut إلى توصيف المعامل args لجعله متغيّرًا mutable بالنظر إلى أننا نأخذ ملكية args وسنعدّل args بالمرور ضمنه. استخدام توابع السمة Iterator بدلا من الفهرسة سنصحح متن الدالة Config::build، فنحن نعلم أنه بإمكاننا استدعاء التابع next على args لأنها تطبّق السمة Iterator. نحدّث في الشيفرة 20 الشيفرة البرمجية التي كانت موجودة في الشيفرة 23 بحيث نستخدم التابع next: اسم الملف: src/lib.rs impl Config { pub fn build( mut args: impl Iterator<Item = String>, ) -> Result<Config, &'static str> { args.next(); let query = match args.next() { Some(arg) => arg, None => return Err("Didn't get a query string"), }; let file_path = match args.next() { Some(arg) => arg, None => return Err("Didn't get a file path"), }; let ignore_case = env::var("IGNORE_CASE").is_ok(); Ok(Config { query, file_path, ignore_case, }) } } [الشيفرة 20: تعديل محتوى الدالة Config::build بحيث نستخدم توابع المكرر] تذكّر أن أول قيمة من القيم المُعادة من الدالة env::args هي اسم البرنامج، لذا نريد تجاهلها والحصول على القيمة التي تليها، ولذلك نستدعي next أولًا دون فعل أي شيء بالقيمة المُعادة، ثم نستدعي next مرةً أخرى للحصول على القيمة التي نريد وضعها في حقل query من الهيكل Config. إذا أعادت next القيمة Some، سنستخدم match لاستخلاص القيمة، أما إذا أعادت None، فهذا يعني عدم وجود وسطاء كافية من المستخدم وعندها نُعيد من الدالة القيمة Err مبكرًا، ونفعل ذلك مجددًا للتعامل مع القيمة file_path. جعل الشيفرة البرمجية أكثر وضوحا باستخدام محولات المكرر يمكننا أيضًا استغلال ميزة من مزايا المكررات في الدالة search ضمن مشروعنا، وهي موضّحة في الشيفرة 21 والشيفرة 19 (من فصل سابق): اسم الملف: src/lib.rs pub fn search<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> { let mut results = Vec::new(); for line in contents.lines() { if line.contains(query) { results.push(line); } } results } [الشيفرة 21: تطبيق الدالة search من الشيفرة 19 (الفصل 12)] يمكننا كتابة هذه الشيفرة البرمجية بطريقة مختصرة باستخدام توابع محولات المكرر، إذ يسمح لنا ذلك أيضًا بوجود شعاع وسيط متغيّر نسميه results. يفضِّل أسلوب لغات البرمجة العمليّة تقليل كمية الحالات المتغيّرة لجعل الشيفرة البرمجية أكثر وضوحًا، إذ قد تفتح لنا إزالة الحالة المتغيّرة فرصةً لجعل عمليات البحث تُنفَّذ بصورةٍ متزامنة، لأنه لن يكون علينا حينها إدارة الوصول المتتالي إلى الشعاع results. توضح الشيفرة 22 هذا التغيير: اسم الملف: src/lib.rs pub fn search<'a>(query: &str, contents: &'a str) -> Vec<&'a str> { contents .lines() .filter(|line| line.contains(query)) .collect() } [الشيفرة 22: استخدام توابع محول المكرر في تطبيق الدالة search] تذكر أن الهدف من الدالة search هو إعادة جميع الأسطر الموجودة في contents التي تحتوي على query. تستخدم هذه الشيفرة البرمجية -بصورةٍ مشابهة لمثال filter في الشيفرة 16- محوّل filter للمحافظة على السطور التي يُعيد فيها التعبير line.contains(query)‎ القيمة true. يمكننا تجميع الأسطر الناتجة في شعاع آخر باستخدام collect. هذه الطريقة أبسط بكثير. جرّب تنفيذ التعديلات ذاتها بحيث تستخدم توابع المكرر في الدالة search_case_insensitive بصورةٍ مشابهة. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Functional Language Features: Iterators and Closures من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: معالجة سلسلة من العناصر باستخدام المكررات iterators في لغة رست برمجة لعبة تخمين الأرقام بلغة رست Rust كتابة الاختبارات في لغة رست Rust

يسمح لك نمط المكرّر iterator pattern بإنجاز مهمة ما على سلسلة من العناصر بصورةٍ متتالية، والمكرّر مسؤول عن المنطق الخاص بالمرور على كل عنصر وتحديد مكان انتهاء السلسلة، إذ ليس من الواجب عليك إعادة تطبيق هذا المنطق بنفسك عند استخدام المكررات. المكررات في رست كسولة، بمعنى أنها لا تمتلك أي تأثير حتى تستدعي أنت التابع الذي يستخدم المكرر، فعلى سبيل المثال نُنشئ الشيفرة 10 مكرّرًا على العناصر الموجودة في الشعاع ‏ v1 باستدعاء التابع iter المعرّف على Vec<T>‎، ولا تفعل تلك الشيفرة البرمجية أي شيء مفيد. let v1 = vec![1, 2, 3]; let v1_iter = v1.iter(); [الشيفرة 10: إنشاء مكرر] نخزّن المكرر في المتغير v1_iter، ويمكننا استخدامه بطرق عدّة بعد إنشائه. على سبيل المثال، استخدمنا حلقة for في الشيفرة 5 من فصل سابق للمرور على مصفوفة وذلك لتنفيذ شيفرة برمجية على كل من عناصرها، وفي الحقيقة كان المكرّر موجودًا ضمنيًا في تلك الشيفرة لتحقيق ذلك إلا أننا لم نتكلم عن ذلك سابقًا. نفصل في الشيفرة 11 إنشاء المكرر من استخدامه في الحلقة for، فعندما تُستدعى الحلقة for باستخدام المكرر v1_iter، يُستخدم كل عنصر في المكرر مرةً تلو الأخرى في كل دورة للحلقة، وهذا يطبع كل قيمة من قيم العناصر. let v1 = vec![1, 2, 3]; let v1_iter = v1.iter(); for val in v1_iter { println!("Got: {}", val); } [الشيفرة 11: استخدام مكرر في حلقة for] يمكنك كتابة شيفرة برمجية تفعل الأمر نفسه في لغات البرمجة التي لا تستخدم المكررات في مكتبتها القياسية وذلك عن طريق البدء بالمتغير من الدليل‏ 0 واستخدام قيمة المتغير يمثابة دليلٍ للشعاع للحصول على قيمة ومن ثم زيادة قيمة المتغير في الحلقة حتى تصل قيمته لعدد العناصر الكلية في الشعاع. تتعامل المكررات مع المنطق البرمجي نيابةً عنك مما يقلل من الشيفرات البرمجية المتكررة التي من الممكن أن تتسبب بأخطاء، وتعطيك المكررات مرونةً أكبر في التعامل مع المنطق ذاته في الكثير من أنواع السلاسل وليس فقط هياكل البيانات data structures التي يمكنك الوصول إلى قيمها باستخدام دليل مثل الشعاع. دعنا نلقي نظرةً إلى كيفية تحقيق المكررات لكل هذا. سمة Iterator وتابع next تطبّق جميع المكررات السمة Iterator المُعرّفة في المكتبة القياسية، ويبدو تعريف السمة شيء مماثل لهذا: pub trait Iterator { type Item; fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>; // methods with default implementations elided } لاحظ أن هذا التعريف يستخدم صيغتان جديدتان، هما: type Item و Self::Item اللتان تُعرِّفان نوعًا مترابطًا associated type مع هذه السمة. سنتحدث عن الأنواع المترابطة بالتفصيل لاحقًا، ويكفي للآن معرفتك أن هذه الشيفرة البرمجية تقول أن تطبيق السمة Iterator يتطلب منك تعريف نوع Item أيضًا وهذا النوع مُستخدم مثل نوع مُعاد من التابع next، وبكلمات أخرى، سيكون النوع Item هو النوع المُعاد من المكرّر. تتطلب السمة Iterator ممن يطبّقها فقط أن يعرّف تابعًا واحدًا هو next، الذي يُعيد عنصرًا واحدًا من المكرر كل مرة ضمن Some وعندما تنتهي العناصر (ينتهي التكرار)، يُعيد None. يمكننا استدعاء التابع next على المكررات مباشرةً، وتوضح الشيفرة 12 القيم المُعادة من الاستدعاءات المتعاقبة على المكرّر باستخدام next وهو المكرر الموجود في الشعاع. اسم الملف: src/lib.rs #[test] fn iterator_demonstration() { let v1 = vec![1, 2, 3]; let mut v1_iter = v1.iter(); assert_eq!(v1_iter.next(), Some(&1)); assert_eq!(v1_iter.next(), Some(&2)); assert_eq!(v1_iter.next(), Some(&3)); assert_eq!(v1_iter.next(), None); } [الشيفرة 12: استدعاء التابع next على المكرر] لاحظ أننا احتجنا لإنشاء v1_iter متغيّر mutable، إذ يغيّر استدعاء التابع next على مكرر الحالة الداخلية التي يستخدمها المكرر لتتبع مكانه ضمن السلسلة، وبكلمات أخرى، تستهلك consumes الشيفرة البرمجية المكرّر، إذ يستهلك كل استدعاء للتابع next عنصرًا واحدًا من المكرر. لم يكن هناك أي حاجة لإنشاء v1_iter متغيّر عندما استخدمنا حلقة for لأن الحلقة أخذت ملكية ownership المكرر v1_iter وجعلته متغيّرًا ضمنيًا. لاحظ أيضًا أن القيم التي نحصل عليها من استدعاءات التابع next هي مراجع ثابتة immutable references للقيم الموجودة في الشعاع، ويعطينا التابع iter مكرًرًا على المراجع الثابتة. إذا أردنا إنشاء مكرر يأخذ ملكية v1 ويُعيد القيم المملوكة فيمكننا استدعاء into_iter بدلًا من iter، ويمكننا بصورةٍ مماثلة استدعاء iter_mut بدلًا من iter إذا أردنا المرور على مراجع متغيّرة. توابع تستهلك المكرر للسمة Iterator العديد من التوابع في تطبيقها الافتراضي والموجودة في المكتبة القياسية، ويمكنك الاطّلاع على هذه التوابع عن طريق النظر إلى توثيق واجهة المكتبة القياسية البرمجية للسمة Iterator. تستدعي بعض هذه التوابع التابع next في تعريفها وهو السبب في ضرورة تطبيق التابع next عند تطبيق السمة Iterator. تُسمّى التوابع التي تستدعي التابع next بالمحوّلات المُستهلكة consuming adaptors لأن استدعائها يستهلك المكرر. يُعد تابع sum مثال على هذه التوابع، فهو يأخذ ملكية المكرر ويمرّ على عناصره بصورةٍ متتالية مع استدعاء next مما يتسبب باستهلاك المكرر، وبينما يمرّ على العناصر فهو يجمع كل عنصر إلى قيمة كلية، ثم يعيد القيمة الكلية في النهاية. تحتوي الشيفرة 13 على اختبار يوضح استخدام التابع sum: اسم الملف: src/lib.rs #[test] fn iterator_sum() { let v1 = vec![1, 2, 3]; let v1_iter = v1.iter(); let total: i32 = v1_iter.sum(); assert_eq!(total, 6); } [الشيفرة 13: استدعاء التابع sum للحصول على القيمة الكلية لجميع العناصر في المكرر] لا يُسمح لنا باستخدام v1_iter بعد استدعاء sum لأن sum يأخذ ملكية المكرّر الذي نستدعي sum عليه. التوابع التي تنشئ مكررات أخرى محولات المكرر iterator adaptors هي توابع مُعرّفة على السمة Iterator ولا تستهلك المكرر، بل تُنشئ مكررات مختلفة بدلًا من ذلك عن طريق تغيير بعض خصائص المكرر الأصل. توضح الشيفرة 14 مثالًا عن استدعاء تابع محول مكرر map وهو تابع يأخذ مغلّفًا closure ويستدعيه على كل من العناصر بصورةٍ متتالية. يُعيد التابع map مكررًا جديدًا يُنشئ عناصرًا مُعدّلٌ عليها، ويُنشئ المغلف في هذه الحالة مكررًا جديدًا يزيد قيمة عناصره بمقدار 1 لكل عنصر في الشعاع: اسم الملف: src/main.rs let v1: Vec<i32> = vec![1, 2, 3]; v1.iter().map(|x| x + 1); [الشيفرة 14: استدعاء محول المكرر map لإنشاء مكرر جديد] إلا أن الشيفرة البرمجية السابقة تعطينا إنذارًا: $ cargo run Compiling iterators v0.1.0 (file:///projects/iterators) warning: unused `Map` that must be used --> src/main.rs:4:5 | 4 | v1.iter().map(|x| x + 1); | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ | = note: `#[warn(unused_must_use)]` on by default = note: iterators are lazy and do nothing unless consumed warning: `iterators` (bin "iterators") generated 1 warning Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.47s Running `target/debug/iterators` لا تفعل الشيفرة 14 أي شيء، إذ أن المغلف الذي حددناه لا يُستدعى أبدًا، ويذكرنا الإنذار بسبب ذلك: إذ أن محولات المكرر كسولة ونحتاج لاستهلاك المكرر هنا. نستخدم التابع collect لتصحيح هذا الإنذار واستهلاك المكرر وهو ما استخدمناه في (الشيفرة 1 من فصل سابق) باستخدام env::args، إذ يستهلك هذا التابع المكرر ويجمّع القيم الناتجة إلى نوع بيانات تجميعة collection data type. نجمع في الشيفرة 15 النتائج من عملية المرور على المكرر والمُعادة من استدعاء التابع map على الشعاع، وسيحتوي هذا الشعاع في نهاية المطاف على جميع عناصره الموجودة مع زيادة على قيمة كل منها بمقدار 1. اسم الملف: src/main.rs let v1: Vec<i32> = vec![1, 2, 3]; let v2: Vec<_> = v1.iter().map(|x| x + 1).collect(); assert_eq!(v2, vec![2, 3, 4]); [الشيفرة 15: استدعاء التابع map لإنشاء مكرر جديد ومن ثم استدعاء التابع collect لاستهلاك المكرر الجديد وإنشاء شعاع] يمكننا تحديد أي عملية نريد إنجازها على كل عنصر بالنظر إلى أن map تتلقى مغلفًا بمثابة وسيط لها. هذا مثال عظيم عن كيفية إنجاز مهام معقدة بطريقة مقروءة، ولأن جميع المكررات كسولة، فهذا يعني أنك بحاجة استدعاء واحد من توابع المحولات المستهلكة للحصول على نتائج استدعاءات محولات المكرر. استخدام المغلفات التي تحصل على القيم من بيئتها تأخذ الكثير من محولات المكرر المغلفات مثل وسطاء لها، وستحصل هذه المغلفات التي تُحدد مثل وسطاء لمحولات المكرر على قيم من بيئتها غالبًا. نستخدم في هذا المثال التابع filter الذي يأخذ مغلّفًا، ويحصل المغلف على عنصر من المكرر ويُعيد bool، وتُضمّن هذه القيمة في التكرار المُنشئ بواسطة filter إذا أعاد المغلف القيمة true، وإذا أعاد المكرر القيمة false فلن تُضمَّن القيمة. نستخدم في الشيفرة 16 التابع filter بمغلّف يحصل على المتغير shoe_size من بيئته للمرور على تجميعة من نسخ instances الهيكل‏ Shoe، وسيُعيد فقط الأحذية ذات مقاس محدد. اسم الملف: src/lib.rs #[derive(PartialEq, Debug)] struct Shoe { size: u32, style: String, } fn shoes_in_size(shoes: Vec<Shoe>, shoe_size: u32) -> Vec<Shoe> { shoes.into_iter().filter(|s| s.size == shoe_size).collect() } #[cfg(test)] mod tests { use super::*; #[test] fn filters_by_size() { let shoes = vec![ Shoe { size: 10, style: String::from("sneaker"), }, Shoe { size: 13, style: String::from("sandal"), }, Shoe { size: 10, style: String::from("boot"), }, ]; let in_my_size = shoes_in_size(shoes, 10); assert_eq!( in_my_size, vec![ Shoe { size: 10, style: String::from("sneaker") }, Shoe { size: 10, style: String::from("boot") }, ] ); } } [الشيفرة 16: استخدام التابع filter مع مغلف يحصل على القيمة shoe_size] تأخذ الدالة shoes_in_size ملكية شعاع الأحذية وقياس الحذاء مثل معاملات، وتُعيد شعاعًا يحتوي على الأحذية بالمقاس المحدد. نستدعي into_iter في متن الدالة shoes_in_size لإنشاء مكرر يأخذ ملكية الشعاع، ثم نستدعي filter لتحويل المكرّر إلى مكرر جديد يحتوي فقط على عناصر يُعيد منها المغلّف القيمة true. يحصل المغلف على المعامل shoe_size من البيئة ويقارنه مع قيمة كل مقاس حذاء مع إبقاء الأحذية التي يتطابق مقاسها، وأخيرًا يجمع استدعاء collect القيم المُعادة بواسطة محول المكرر إلى شعاع يُعاد من الدالة. يوضح هذا الاختبار أنه عندما نستدعي shoes_in_size، فنحن نحصل فقط على الأحذية التي تتطابق مقاساتها مع القيمة التي حددناها. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Functional Language Features: Iterators and Closures من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: المغلفات closures في لغة رست Rust أنواع البيانات Data Types في لغة رست Rust التحكم بسير تنفيذ برامج راست Rust

تمثّل المغلّفات في لغة رست دوالًا مجهولة anonymous يمكنك حفظها في متغير أو تمريرها مثل وسيط إلى دالة أخرى، ويمكنك إنشاء مغلف في مكان ما، ثم استدعاءه من مكان آخر ليُفَّذ بحسب سياق المكان، وعلى عكس الدوال فالمغلفات يمكنها الوصول إلى القيم الموجودة في النطاق المعرفة بها، وسنوضح كيف تسمح لنا مزايا المغلفات بإعادة استخدام شيفرتنا البرمجية وتخصيص سلوكها. الحصول على المعلومات من البيئة باستخدام المغلفات سنفحص أولًا كيفية استخدام المغلفات للحصول على القيم من البيئة التي عرّفناها فيها لاستخدام لاحق. إليك حالة استخدام ممكنة: لدينا شركة لبيع القمصان ونمنح شخصًا ما على قائمة مراسلة البريد الإلكتروني قميصًا حصريًا بين الحين والآخر مثل ترويج لشركتنا، ويمكن أن يُضيف الأشخاص على قائمة المراسلة لونهم المفضل إلى ملفهم بصورةٍ اختيارية، وإذا حدّد الشخص الذي سيحصل على قميص مجاني لونه المفضل فإنه يحصل على هذا اللون تحديدًا وإلا فإنه يحصل على اللون المتواجد بكثرة في المخزن. هناك عدة طرق لتطبيق ذلك، إذ يمكننا على سبيل المثال استخدام معدّد enum يدعى ShirtColor يحتوي على متغايرين variants هما‏ Red و Blue (حددنا لونين فقط للبساطة). نمثّل مخزن الشركة باستخدام الهيكل‏ Inventory الذي يحتوي على حقل يدعى shirts يحتوي على النوع Vec<ShirtColor>‎، الذي يمثّل لون القميص الموجود حاليًا في المخزن. يحصل التابع giveaway المُعرّف في Inventory على لون القميص المفضّل الاختياري للمستخدم من المستخدمين الرابحين القميص مجانًا ويُعيد لون القميص الذي سيحصل عليه المستخدم. التطبيق لكل ما سبق ذكره موضح في الشيفرة 1: اسم الملف: src/main.rss #[derive(Debug, PartialEq, Copy, Clone)] enum ShirtColor { Red, Blue, } struct Inventory { shirts: Vec<ShirtColor>, } impl Inventory { fn giveaway(&self, user_preference: Option<ShirtColor>) -> ShirtColor { user_preference.unwrap_or_else(|| self.most_stocked()) } fn most_stocked(&self) -> ShirtColor { let mut num_red = 0; let mut num_blue = 0; for color in &self.shirts { match color { ShirtColor::Red => num_red += 1, ShirtColor::Blue => num_blue += 1, } } if num_red > num_blue { ShirtColor::Red } else { ShirtColor::Blue } } } fn main() { let store = Inventory { shirts: vec![ShirtColor::Blue, ShirtColor::Red, ShirtColor::Blue], }; let user_pref1 = Some(ShirtColor::Red); let giveaway1 = store.giveaway(user_pref1); println!( "The user with preference {:?} gets {:?}", user_pref1, giveaway1 ); let user_pref2 = None; let giveaway2 = store.giveaway(user_pref2); println!( "The user with preference {:?} gets {:?}", user_pref2, giveaway2 ); } الشيفرة 1: شيفرة توزيع القمصان للمستخدمين يحتوي المتغير store المعرف في الدالة main على قميصين أحدهما باللون الأزرق والآخر باللون الأحمر للتوزيع ضمن حملة التسويق هذه. نستدعي التابع giveaway للمستخدم الذي يفضّل القميص الأحمر وللمستخدم الذي ليس لديه أي تفضيل معين. يمكن تطبيق الشيفرة البرمجية بمختلف الطرق، إلا أننا نركز هنا على استخدام المغلفات، لذا فقد التزمنا بالمفاهيم التي تعلمتها مسبقًا باستثناء ما بداخل التابع giveaway الذي يستخدم مغلّفًا. نحصل على تفضيل المستخدم مثل معامل من النوع Option<ShirtColor>‎ في التابع giveaway ونستدعي التابع unwrap_or_else على user_preference. التابع unwrap_or_else على النوع Option<T>‎ مُعرّف في المكتبة القياسية ويأخذ وسيطًا واحدًا ألا وهو مغلف دون أي وسطاء يعيد القيمة T (النوع ذاته المُخزن في المتغاير Some داخل النوع Option<T>‎، وفي هذه الحالة ShirtColor). إذا كان النوع Option<T>‎ هو المتغاير Some، سيُعيد التابع unwrap_or_else القيمة الموجودة داخل Some، وإذا كان المتغاير داخل النوع Option<T>‎ هو None، سيستدعي التابع المغلف ويُعيد القيمة المُعادة من المغلف. نحدد تعبير المغلف بالشكل ‎|| self.most_stocked()‎ مثل وسيط للتابع unwrap_or_else. لا يأخذ هذا المغلف أي معاملات، إذ نضع المعاملات بين الخطين العموديين إذا احتوى المغلف على معاملات. يستدعي متن المغلف التابع self.most_stocked()‎، ونعرّف هنا المغلف بحيث يُقيّم تطبيق unwrap_or_else المغلف لاحقًا إذا احتجنا للنتيجة. يطبع تنفيذ الشيفرة البرمجية السابقة الخرج التالي: $ cargo run Compiling shirt-company v0.1.0 (file:///projects/shirt-company) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.27s Running `target/debug/shirt-company` The user with preference Some(Red) gets Red The user with preference None gets Blue الجانب المثير للاهتمام هنا هو أننا نمرر مغلفًا يستدعي self.most_stocked()‎ على نسخة Inventory الحالية. لا تحتاج المكتبة القياسية لمعرفة أي شيء بخصوص النوعين Inventory أو ShirtColor الذين عرّفناهما، أو المنطق الذي نريد استخدامه في هذه الحالة، إذ أن المغلف يحصل على مرجع ثابث immutable reference إلى self الخاصة بنسخة Inventory، ثم يمرره إلى الشيفرة البرمجية التي كتبناها داخل التابع unwrap_or_else. إذا قارنّا هذه العملية بالتوابع، فالتوابع غير قادرة على الحصول على هذه المعلومات من البيئة بالطريقة ذاتها. استنتاج نوع المغلف وتوصيفه هناك المزيد من الاختلافات بين الدوال والمغلفات، إذ لا تتطلب المغلفات منك عادةً توصيف أنواع المعاملات، أو نوع القيمة المُعادة مثلما تتطلب الدوال fn ذلك، والسبب في ضرورة تحديد الأنواع في الدوال هو لأن الأنواع جزءٌ من واجهة صريحة مكشوفة لمستخدميك وتعريف الواجهة بصورةٍ دقيقة مهمٌ للتأكد من أن الجميع متفقٌ على أنواع القيم التي تستخدمها الدالة وتعيدها، بينما لا تُستخدم المغلّفات في الواجهات المكشوفة بهذه الطريقة، إذ أنها تُخزّن في متغيرات دون تسميتها وكشفها لمستخدمي مكتبتك. تكون المغلفات عادةً قصيرة وترتبط بسياق معين ضيق بدلًا من حالة عامة اعتباطية، ويمكن للمصرّف في هذا السياق المحدود استنتاج أنواع المعاملات والقيمة المعادة بصورةٍ مشابهة لاستنتاجه لمعظم أنواع المتغيرات، وهناك حالات نادرة يحتاج فيها المصرف وجود توصيف للأنواع في المغلفات أيضًا. يمكننا إضافة توصيف النوع إذا أردنا لزيادة دقة ووضوح المغلف كما هو الحال عند تعريف المتغيرات، إلا أن هذه الطريقة تتطلب كتابةً أطول غير ضرورية. يبدو توصيف الأنواع في المغلفات مثل التعريف الموجود في الشيفرة 2، ونعرّف في هذا المثال مغلّفًا في النقطة التي نمرّر فيها وسيطًا كما فعلنا في الشيفرة 1. اسم الملف: src/main.rs let expensive_closure = |num: u32| -> u32 { println!("calculating slowly..."); thread::sleep(Duration::from_secs(2)); num }; الشيفرة 2: إضافة توصيف اختياري لأنواع المعاملات والقيمة المُعادة في المغلف تبدو طريقة كتابة المغلفات مشابهة لطريقة كتابة الدوال بعد إضافة توصيف النوع، إذ نعرّف هنا دالةً تجمع 1 إلى المعامل ومغلّفًا بالسلوك ذاته للمقارنة بين الاثنين، ويوضح ذلك كيف أن طريقة كتابة المغلفات مشابهة لطريقة كتابة الدوال باستثناء استخدام الرمز | وكمية الصياغة الاختيارية: fn add_one_v1 (x: u32) -> u32 { x + 1 } let add_one_v2 = |x: u32| -> u32 { x + 1 }; let add_one_v3 = |x| { x + 1 }; let add_one_v4 = |x| x + 1 ; يوضح السطر الأول تعريف دالة، بينما يوضح السطر الثاني تعريف مغلف موصّف بالكامل، ثمّ نزيل في السطر الثالث التوصيف من تعريف المغلف، ونزيل في السطر الرابع الأقواس الاختيارية لأن محتوى المغلف يتألف من تعبير واحد، وجميع التعاريف السابقة تعاريف صالحة الاستخدام تمنحنا السلوك ذاته عند استدعائها. يتطلب السطران add_one_v3 و add_one_v4 تقييم قيمة المغلف حتى يجري تصريفهما، لأن الأنواع يجب أن تُسنتج من خلال استخدامهما وهذا الأمر مشابه لحاجة السطر let v = Vec::new();‎ لتوصيف النوع أو إضافة قيم من نوع ما إلى Vec، بحيث تستطيع رست استنتاج النوع. يستنتج المصرف نوعًا واحدًا ثابتًا لكل من المعاملات في حال تعريف المغلفات، إضافةً إلى النوع المُعاد منها. على سبيل المثال، توضح الشيفرة 3 تعريف مغلف قصير يُعيد القيمة التي يتلقاها مثل معاملٍ له، وهذا المغلف ليس مفيدًا جدًا إلا أن هدفه توضيحي. لاحظ أننا لم نضِف أي توصيف للنوع في التعريف وبالتالي يمكننا استدعاء المغلف باستخدام أي نوع، وهو ما فعلناه في الشيفرة 3، إذ استدعينا المغلّف في المرة الأولى باستخدام النوع String، إلا أننا حصلنا على خطأ عند استدعائنا للمغلف example_closure باستخدام قيمة عدد صحيح integer. اسم الملف: src/main.rs let example_closure = |x| x; let s = example_closure(String::from("hello")); let n = example_closure(5); الشيفرة 3: محاولة استدعاء مغلف يُستنتج نوعه باستخدام نوعين مختلفين يعرض لنا المصرّف الخطأ التالي: $ cargo run Compiling closure-example v0.1.0 (file:///projects/closure-example) error[E0308]: mismatched types --> src/main.rs:5:29 | 5 | let n = example_closure(5); | --------------- ^- help: try using a conversion method: `.to_string()` | | | | | expected struct `String`, found integer | arguments to this function are incorrect | note: closure parameter defined here --> src/main.rs:2:28 | 2 | let example_closure = |x| x; | ^ For more information about this error, try `rustc --explain E0308`. error: could not compile `closure-example` due to previous error استنبط المصرّف نوع x المُمرّر بكونه سلسلة نصية String عندما رأى أن أول استخدام للمغلف example_closure كان باستخدام قيمة String، كما استنبط القيمة المعادة بالنوع String. تُقيّد هذه الأنواع في المغلف example_closure من تلك النقطة فصاعدًا وسنحصل على خطأ، إذا حاولنا استخدام نوع مختلف بعد ذلك في المغلف ذاته. الحصول على المراجع أو نقل الملكية يمكن أن تحصل المغلفات على القيم من البيئة بثلاث طرق وهي مرتبطة بالطرق الثلاث التي تستطيع فيها الدالة الحصول على القيم على أنها معاملاتها: الاستعارة الثابتة أو الاستعارة المتغيّرة أو أخذ الملكية، ويحدد المغلف واحدًا من هذه الطرق الثلاث حسب القيم الموجودة في متن الدالة. نعرّف في الشيفرة 4 مغلفًا يحصل على مرجع ثابت لشعاع يدعى list لأنه يحتاج فقط للمراجع الثابتة لطباعة القيمة: اسم الملف: src/main.rs fn main() { let list = vec![1, 2, 3]; println!("Before defining closure: {:?}", list); let only_borrows = || println!("From closure: {:?}", list); println!("Before calling closure: {:?}", list); only_borrows(); println!("After calling closure: {:?}", list); } الشيفرة 4: تعريف مغلف واستدعاءه، بحيث يحصل هذا المغلف على مرجع ثابت يوضح هذا المثال أيضًا أنه من الممكن للمتغير أن يرتبط بتعريف مغلف، ويمكننا لاحقًا استدعاء المغلف باستخدام اسم المتغير والقوسين وكأن اسم المتغير يمثل اسم دالة. يمكن الوصول للشعاع list من الشيفرة البرمجية قبل تعريف المغلف وبعد تعريفه، شرط أن يكون قبل استدعاء المغلف وبعد استدعاء المغلف، وذلك لأنه من الممكن وجود عدّة مراجع ثابتة للشعاع list في ذات الوقت، وتُصرَّف الشيفرة البرمجية بنجاح وتُنفَّذ وتطبع التالي: $ cargo run Compiling closure-example v0.1.0 (file:///projects/closure-example) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.43s Running `target/debug/closure-example` Before defining closure: [1, 2, 3] Before calling closure: [1, 2, 3] From closure: [1, 2, 3] After calling closure: [1, 2, 3] نعدّل في الشيفرة 5 متن المغلف بحيث نضيف عنصرًا إلى الشعاع list، وبالتالي يحصل المغلف الآن على مرجع متغيّر: اسم الملف: src/main.rs fn main() { let mut list = vec![1, 2, 3]; println!("Before defining closure: {:?}", list); let mut borrows_mutably = || list.push(7); borrows_mutably(); println!("After calling closure: {:?}", list); } الشيفرة 5: تعريف واستدعاء مغلف يحتوي على مرجع متغيّر تُصرَّف الشيفرة البرمجية بنجاح وتُنفَّذ ونحصل على الخرج التالي: $ cargo run Compiling closure-example v0.1.0 (file:///projects/closure-example) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.43s Running `target/debug/closure-example` Before defining closure: [1, 2, 3] After calling closure: [1, 2, 3, 7] لاحظ أننا لا نستخدم println!‎ بين تعريف المغلف borrows_mutably واستدعائه، إذ يحصل المغلف على مرجع متغيّر للشعاع list عند تعريفه، ولا نستخدم المغلف مجددًا بعد استدعائه لذا تنتهي الاستعارة المتغيرة عندها. لا يُسمح بطباعة مرجع متغيّر بين تعريف المغلف واستدعائه، إذ لا يُسمح بوجود أي عمليات استعارة أخرى عند وجود استعارة متغيّرة. حاول إضافة استدعاء للماكرو println!‎ لترى رسالة الخطأ التي تظهر لك. إذا أردت إجبار المغلف على أخذ ملكية القيم التي يستخدمها في البيئة على الرغم من أن متن المغلف لا يتطلب أخذ الملكية، فيمكنك استخدام الكلمة المفتاحية move قبل قائمة المعاملات. هذه الطريقة مفيدة خصوصًا عند تمرير مغلف لخيط thread جديد لنقل البيانات، بحيث تُمتلك بواسطة الخيط الجديد. سنناقش الخيوط بالتفصيل وسبب استخدامنا لها لاحقًا، لكن دعنا للوقت الحالي نستكشف عملية إضافة خيط جديد باستخدام مغلّف يحتاج الكلمة المفتاحية move. توضح الشيفرة 6 إصدارًا عن الشيفرة 4، إلا أننا نطبع الشعاع هنا في خيط جديد بدلًا من الخيط الرئيسي: اسم الملف: src/main.rs use std::thread; fn main() { let list = vec![1, 2, 3]; println!("Before defining closure: {:?}", list); thread::spawn(move || println!("From thread: {:?}", list)) .join() .unwrap(); } الشيفرة 6: استخدام move لإجبار خيط المغلف على أخذ ملكية list نُنشئ خيطًا جديدًا وذلك بمنح الخيط مغلف ليعمل به مثل وسيط، ويطبع متن المغلف القائمة. يحصل المغلف في الشيفرة 4 على list باستخدام مرجع ثابت لأنها تُعد أدنى درجات الوصول المطلوبة لطباعة محتويات list، إلا أننا في هذا المثال نحدد أن list يجب أن تُنقل إلى المغلف بإضافة الكلمة المفتاحية move في بداية تعريف المغلّف على الرغم من أن متن المغلف يتطلب فقط مرجعًا ثابتًا. يمكن للخيط الجديد أن ينتهي من التنفيذ قبل انتهاء الخيط الرئيسي من التنفيذ أو أن ينتهي الخيط الرئيسي أولًا، وإذا احتفظ الخيط الرئيسي بملكية list وانتهى من التنفيذ قبل الخيط الجديد وأسقط list فهذا يعني أن المرجع الثابت في الخيط الجديد سيكون غير صالحًا، ولذلك يتطلب المصرف نقل list إلى المغلف في الخيط الجديد بحيث يبقى المرجع صالحًا داخله. جرّب إزالة الكلمة المفتاحية move أو استخدام list في الخيط الرئيسي بعد تعريف المغلف لرؤية خطأ المصرف الذي يظهر لك. نقل القيم خارج المغلفات وسمات Fn تعرّف الشيفرة البرمجية الموجودة داخل مغلف ما الأمر الذي سيحصل للمراجع أو القيم بعد أن يُقيّم المغلف (بالتالي التعريف على الشيء الذي نُقل خارج المغلف إذا كان موجودًا) وذلك بعد أن يحصل المغلف على المرجع أو ملكية قيمة ما من البيئة مكان تعريفه (بالتالي التعريف على الشيء الذي نُقل إلى المغلف إذا كان موجودًا). يمكن لمتن المغلف أن يفعل أيًا من الأشياء التالية: نقل قيمة خارج المغلّف، أو التعديل على قيمة داخل المغلف، أو عدم نقل القيمة وعدم تعديلها، أو عدم الحصول على أي قيمة من البيئة في المقام الأول. تؤثر الطريقة التي يحصل بها المغلف على القيم ويتعامل معها من البيئة على السمات التي يطبقها المغلف والسمات traits هي الطريقة التي تستطيع فيها كل من الدوال والهياكل تحديد نوع المغلفات الممكن استخدامها. تطبّق المغلفات تلقائيًا سمةً أو سمتين أو ثلاث من سمات Fn التالية على نحوٍ تراكمي بحسب تعامل متن المغلف للقيم: السمة FnOnce: تُطبَّق على جميع المغلفات الممكن استدعاؤها مرةً واحدة. تُطبّق جميع المغلفات هذه السمة على الأقل لأنه يمكن لجميع المغلفات أن تُستدعى، وسيطبق المغلف الذي ينقل القيم خارج متنه السمة FnOnce فقط دون أي سمات Fn أخرى لأنه يُمكن استدعاءه مرةً واحدةً فقط. السمة FnMut: تُطبَّق على جميع المغلفات التي لا تنقل القيم خارج متنها، إلا أنها من الممكن أن تعدّل على هذه القيم، ويمكن استدعاء هذه المغلفات أكثر من مرة واحدة. السمة Fn: تُطبَّق على المغلفات التي لا تنقل القيم خارج متنها ولا تعدل على القيم، إضافةً إلى المغلفات التي لا تحصل على أي قيم من البيئة. يمكن لهذه المغلفات أن تُستدعى أكثر من مرة واحدة دون التعديل على بيئتها وهو أمرٌ مهم في حالة استدعاء مغلف عدة مرات على نحوٍ متعاقب. دعنا ننظر إلى تعريف التابع unwrap_or_else على النوع Option<T>‎ الذي استخدمناه في الشيفرة 1: impl<T> Option<T> { pub fn unwrap_or_else<F>(self, f: F) -> T where F: FnOnce() -> T { match self { Some(x) => x, None => f(), } } } تذكّر أن T هو نوع معمم generic type يمثل نوع القيمة في المتغاير Some للنوع Option، وهذا النوع T يمثل أيضًا نوع القيمة المعادة من الدالة unwrap_or_else، إذ ستحصل الشيفرة البرمجية التي تستدعي unwrap_or_else على النوع Option<String>‎ على النوع String على سبيل المثال. لاحظ تاليًا أن الدالة unwrap_or_else تحتوي على معامل نوع معمم إضافي يُدعى F والنوع F هنا هو نوع المعامل ذو الاسم f وهو المغلف الذي نمرره للدالة unwrap_or_else عند استدعائها. حد السمة trait bound المحدد على النوع المعمم E هو FnOnce() -> T، مما يعني أن النوع F يجب أن يكون قابلًا للاستدعاء مرةً واحدة وألّا يأخذ أي وسطاء وأن يعيد قيمةً من النوع T. يوضح استخدام FnOnce في حد السمة القيد: أن unwrap_or_else ستستدعي f مرةً واحدةً على الأكثر. يمكنك من رؤية متن الدالة unwrap_or_else معرفة أن f لن تُستدعى إذا كان المتغاير Some موجودًا في Option، بينما ستُستدعى f مرةً واحدة إذا وُجد المتغاير None في Option. تقبل الدالة unwrap_or_else أنواعًا مختلفة من المغلفات بصورةٍ مرنة، لأن جميع المغلفات تطبّق السمة FnOnce. ملاحظة: يمكن أن تطبق الدوال سمات Fn الثلاث أيضًا. يمكننا استخدام اسم الدالة بدلًا من مغلف عندما نريد شيئًا يطبق واحدةً من سمات Fn إذا كان ما نريد فعله لا يتطلب الحصول على قيمة من البيئة. يمكننا على سبيل المثال، استدعاء unwrap_or_else(Vec::new)‎ على قيمة Option<Vec<T>>‎ للحصول على شعاع فارغ جديد إذا كانت القيمة هي None. دعنا ننظر الآن إلى تابع المكتبة القياسية sort_by_key المعرف على الشرائح slices لرؤية الاختلاف بينه وبين unwrap_or_else وسبب استخدام sort_by_key للسمة FnMut بدلًا من السمة FnOnce لحد السمة. يحصل المغلف على وسيط واحد على هيئة مرجع للعنصر الحالي في الشريحة ويُعيد قيمةً من النوع K يمكن ترتيبها، وهذه الدالة مفيدة عندما تريد ترتيب شرحة بسمة attribute معينة لكل عنصر. لدينا في الشيفرة 7 قائمة من نسخ instances من الهيكل Rectangle ونستخدم sort_by_key لترتيبها حسب سمة width من الأصغر إلى الأكبر: اسم الملف: src/main.rs #[derive(Debug)] struct Rectangle { width: u32, height: u32, } fn main() { let mut list = [ Rectangle { width: 10, height: 1 }, Rectangle { width: 3, height: 5 }, Rectangle { width: 7, height: 12 }, ]; list.sort_by_key(|r| r.width); println!("{:#?}", list); } الشيفرة 7: استخدام sort_by_key لترتيب المستطيلات بحسب عرضها نحصل على الخرج التالي مما سبق: $ cargo run Compiling rectangles v0.1.0 (file:///projects/rectangles) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.41s Running `target/debug/rectangles` [ Rectangle { width: 3, height: 5, }, Rectangle { width: 7, height: 12, }, Rectangle { width: 10, height: 1, }, ] السبب في كون sort_by_key معرفًا ليأخذ مغلفًا يطبق السمة FnMut هو استدعاء الدالة للمغلف عدة مرات: مرةً واحدةً لكل عنصر في الشريحة. لا يحصل المغلف ‎|r| r.width على أي قيمة من البيئة أو يعدل عليها أو ينقلها لذا فهو يحقق شروط حد السمة هذه. توضح الشيفرة 8 مثالًا لمغلف على النقيض، إذ يطبق هذا المغلف السمة FnOnce فقط لأنه ينقل قيمة خارج البيئة، ولن يسمح لنا المصرّف باستخدام هذا المغلف مع sort_by_key: اسم الملف: src/main.rs #[derive(Debug)] struct Rectangle { width: u32, height: u32, } fn main() { let mut list = [ Rectangle { width: 10, height: 1 }, Rectangle { width: 3, height: 5 }, Rectangle { width: 7, height: 12 }, ]; let mut sort_operations = vec![]; let value = String::from("by key called"); list.sort_by_key(|r| { sort_operations.push(value); r.width }); println!("{:#?}", list); } الشيفرة 8: محاولة استخدام مغلف يطبق السمة FnOnce فقط مع التابع sort_by_key يمثّل ما سبق طريقةً معقدة (لا تعمل بنجاح) لمحاولة عدّ المرات التي يُستدعى بها التابع sort_by_key عند ترتيب list، وتحاول الشيفرة البرمجية تحقيق ذلك بإضافة value -ألا وهي قيمة من النوع String من بيئة المغلف- إلى الشعاع sort_operations. يحصل المغلف على القيمة value، ثم ينقلها خارج المغلف بنقل ملكيتها إلى الشعاع sort_operations، ويمكن أن يُستدعى هذا المغلف مرةً واحدةً إلا أن محاولة استدعائه للمرة الثانية لن تعمل لأن value لن يكون في البيئة ليُضاف إلى الشعاع sort_operations مجددًا، وبالتالي يطبق هذا المغلف السمة FnOnce فقط، وعندما نحاول تصريف الشيفرة البرمجية السابقة، سنحصل على خطأ مفاده أن value لا يمكن نقلها خارج المغلف لأن المغلف يجب أن يطبّق السمة FnMut: $ cargo run Compiling rectangles v0.1.0 (file:///projects/rectangles) error[E0507]: cannot move out of `value`, a captured variable in an `FnMut` closure --> src/main.rs:18:30 | 15 | let value = String::from("by key called"); | ----- captured outer variable 16 | 17 | list.sort_by_key(|r| { | --- captured by this `FnMut` closure 18 | sort_operations.push(value); | ^^^^^ move occurs because `value` has type `String`, which does not implement the `Copy` trait For more information about this error, try `rustc --explain E0507`. error: could not compile `rectangles` due to previous error يشير الخطأ إلى السطر الذي ننقل فيه القيمة value خارج البيئة داخل متن المغلف، ولتصحيح هذا الخطأ علينا تعديل متن المغلف بحيث لا ينقل القيم خارج البيئة. نحافظ على وجود عدّاد في البيئة ونزيد قيمته داخل المغلف بحيث نستطيع عدّ المرات التي يُستدعى فيها التابع sort_by_key. يعمل المغلف في الشيفرة 9 مع sort_by_key لأنه يحصل فقط على المرجع المتغيّر الخاص بالعداد num_sort_operations ويمكن بالتالي استدعاؤه أكثر من مرة واحدة: اسم الملف: src/main.rs #[derive(Debug)] struct Rectangle { width: u32, height: u32, } fn main() { let mut list = [ Rectangle { width: 10, height: 1 }, Rectangle { width: 3, height: 5 }, Rectangle { width: 7, height: 12 }, ]; let mut num_sort_operations = 0; list.sort_by_key(|r| { num_sort_operations += 1; r.width }); println!("{:#?}, sorted in {num_sort_operations} operations", list); } الشيفرة 9: استخدام مغلف يطبق السمة FnMut مع التابع sort_by_key دون الحصول على أخطاء سمات Fn مهمة عند تعريف أو استخدام الدوال أو الأنواع التي تستخدم المغلفات. سنناقش في المقال التالي المكررات iterators، إذ أن العديد من توابع المكررات تأخذ المغلفات مثل وسطاء، لذا تذكّر التفاصيل المتعلقة بالمغلّفات عند قراءة المقالة التالية. ترجمة -وبتصرف- لقسم من الفصل Functional Language Features: Iterators and Closures من كتاب The Rust Programming Language. اقرأ أيضًا المقال السابق: التعامل مع متغيرات البيئة وطباعة الأخطاء في لغة رست تنظيم الاختبارات Tests في لغة رست Rust السمات Traits في لغة رست Rust تعلم لغة رست Rust: البدايات