محمد الميداوي

الأعضاء
  • المساهمات

    83
  • تاريخ الانضمام

  • تاريخ آخر زيارة

  • Days Won

    6

السُّمعة بالموقع

28 Excellent

5 متابعين

  1. تستعرض هذه المقالة العبارة CASE، والتي تُستخدم لكتابة الشيفرات الشرطية (if-then). استخدام CASE لحساب عدد الصفوف في العمود الذي يلبي شرطا معينًا يمكن استخدام ‎CASE‎ مع SUM لحساب عدد العناصر المطابقة لشرط محدد (تشبه العبارة ‎COUNTIF‎ في Excel.) الحيلة التي سنعتمدها هي أنّنا سنعيد نتائج ثنائية (binary) للدلالة على مطابقة الشرط، حيث يشير 1 إلى أنّ المدخل يطابق الشرط، فيما يشير 0 إلى عدم المطابقة، بعد ذلك سنجمع الوحدات التي حصلنا عليها للحصول على عدد المطابقات. في الجدول ‎ItemSales‎ التالي، سنحاول عدّ العناصر الثمينة (EXPENSIVE): table { width: 100%; } thead { vertical-align: middle; text-align: center; } td, th { border: 1px solid #dddddd; text-align: right; padding: 8px; text-align: inherit; } tr:nth-child(even) { background-color: #dddddd; } Id ItemId Price PriceRating 1 100 34.5 EXPENSIVE 2 145 2.3 CHEAP 3 100 34.5 EXPENSIVE 4 100 34.5 EXPENSIVE 5 145 10 AFFORDABLE سنستخدم الاستعلام التالي: SELECT COUNT(Id) AS ItemsCount, SUM ( CASE WHEN PriceRating = 'Expensive' THEN 1 ELSE 0 END ) AS ExpensiveItemsCount FROM ItemSales سنحصل على الخرج التالي: ItemsCount ExpensiveItemsCount 5 3 هذا استعلام آخر بديل: SELECT COUNT(Id) as ItemsCount, SUM ( CASE PriceRating WHEN 'Expensive' THEN 1 ELSE 0 END ) AS ExpensiveItemsCount FROM ItemSales البحث الشرطي يمكن استخدام CASE مع العبارة SELECT لتصفية النتائج حسب شرط معيّن، بحيث لا تُعاد إلا النتائج التي تعيد القيمة المنطقية TRUE (هذا يختلف عن استخدام case العادي، والذي يتحقق من التكافؤ مع المُدخل وحسب). SELECT Id, ItemId, Price, CASE WHEN Price < 10 THEN 'CHEAP' WHEN Price < 20 THEN 'AFFORDABLE' ELSE 'EXPENSIVE' END AS PriceRating FROM ItemSales سنحصل على الخرج التالي: Id ItemId Price PriceRating 1 100 34.5 EXPENSIVE 2 145 2.3 CHEAP 3 100 34.5 EXPENSIVE 4 100 34.5 EXPENSIVE 5 145 10 AFFORDABLE الشكل المُختزل لـ CASE يقيّم الشكل المختزل لـ ‎CASE‎ تعبيرًا ما (عادةً ما يكون عمودًا)، ويقارنه بعدة قيم. هذا الشكل أقصر قليلاً من الشكل العادي، ويُعفيك من تكرار التعبير المقيَّم. يمكن استخدام صياغة ‎ELSE‎ في الشكل على النحو التالي: SELECT Id, ItemId, Price, CASE Price WHEN 5 THEN 'CHEAP' WHEN 15 THEN 'AFFORDABLE' ELSE 'EXPENSIVE' END as PriceRating FROM ItemSales من المهم أن تدرك أنه عند استخدام الشكل المختصر، فسيُقيَّم التعبير بالكامل في كل عبارة ‎WHEN‎. لذلك، فإنّ الشيفرة التالية: SELECT CASE ABS(CHECKSUM(NEWID())) % 4 WHEN 0 THEN 'Dr' WHEN 1 THEN 'Master' WHEN 2 THEN 'Mr' WHEN 3 THEN 'Mrs' END قد تعيد القيمة المعدومة ‎NULL‎. لأنّه في كل عبارة ‎WHEN‎، تُستدعى ‎NEWID()‎ مع نتيجة جديدة. هذا يكافئ: SELECT CASE WHEN ABS(CHECKSUM(NEWID())) % 4 = 0 THEN 'Dr' WHEN ABS(CHECKSUM(NEWID())) % 4 = 1 THEN 'Master' WHEN ABS(CHECKSUM(NEWID())) % 4 = 2 THEN 'Mr' WHEN ABS(CHECKSUM(NEWID())) % 4 = 3 THEN 'Mrs' END لذلك يمكن أن تُفوِّت جميع عبارات ‎WHEN‎، لتُنتج القيمة ‎NULL‎. استخدام CASE في عبارة ORDER BY في الشيفرة، أدناه سنستخدم الأرقام 1،2،3 .. لتصنيف الطلب إلى أنواع: SELECT * FROM DEPT ORDER BY CASE DEPARTMENT WHEN 'MARKETING' THEN 1 WHEN 'SALES' THEN 2 WHEN 'RESEARCH' THEN 3 WHEN 'INNOVATION' THEN 4 ELSE 5 END, CITY الخرج الناتج: ID REGION CITY DEPARTMENT EMPLOYEES_NUMBER 12 New England Boston MARKETING 9 15 West San Francisco MARKETING 12 9 Midwest Chicago SALES 8 14 Mid-Atlantic New York SALES 12 5 West Los Angeles RESEARCH 11 10 Mid-Atlantic Philadelphia RESEARCH 13 4 Midwest Chicago INNOVATION 11 2 Midwest Detroit HUMAN RESOURCES 9 استخدام CASE في UPDATE يزيد المثال التالي الأسعار في قاعدة البيانات: UPDATE ItemPrice SET Price = Price * CASE ItemId WHEN 1 THEN 1.05 WHEN 2 THEN 1.10 WHEN 3 THEN 1.15 ELSE 1.00 END استخدام CASE مع القيم المعدومة NULL في هذا المثال، يمثل الرقم "0" االقيم المعروفة، والتي توضوع في البداية، فيما يمثل "1" القيم NULL، و هي موضوعة في آخر الترتيب: SELECT ID ,REGION ,CITY ,DEPARTMENT ,EMPLOYEES_NUMBER FROM DEPT ORDER BY CASE WHEN REGION IS NULL THEN 1 ELSE 0 END, REGION سنحصل على الخرج التالي: ID REGION CITY DEPARTMENT EMPLOYEES_NUMBER 10 Mid-Atlantic Philadelphia RESEARCH 13 14 Mid-Atlantic New York SALES 12 9 Midwest Chicago SALES 8 12 New England Boston MARKETING 9 5 West Los Angeles RESEARCH 11 15 NULL San Francisco MARKETING 12 4 NULL Chicago INNOVATION 11 2 NULL Detroit HUMAN RESOURCES 9 استخدام CASE في عبارة ORDER BY لترتيب السجلات حسب القيمة الدنيا لعمودين لنفترض أنك بحاجة إلى ترتيب السجلات حسب القيمة الدنيا في عمودين. قد تستخدم بعض قواعد البيانات الدالتين غير التجميعيتين ‎MIN()‎ أو ‎LEAST()‎ (مثلا: ‎... ORDER BY MIN(Date1, Date2)‎)، ولكن في SQL القياسية، يجب استخدام التعبير ‎CASE‎. يبحث التعبير ‎CASE‎ في الاستعلام أدناه في العمودين ‎Date1‎ و ‎Date2‎ ، ويبحث عن العمود الذي له أدنى قيمة، ثم يرتب السجلات وفقًا لتلك القيمة. إليك الجدول التالي: Id Date1 Date2 1 2017-01-01 2017-01-31 2 2017-01-31 2017-01-03 3 2017-01-31 2017-01-02 4 2017-01-06 2017-01-31 5 2017-01-31 2017-01-05 6 2017-01-04 2017-01-31 إليك الاستعلام التالي: SELECT Id, Date1, Date2 FROM YourTable ORDER BY CASE WHEN COALESCE(Date1, '1753-01-01') < COALESCE(Date2, '1753-01-01') THEN Date1 ELSE Date2 END الخرج النتائج: Id Date1 Date2 1 2017-01-01 2017-01-31 3 2017-01-31 2017-01-02 2 2017-01-31 2017-01-03 6 2017-01-04 2017-01-31 5 2017-01-31 2017-01-05 4 2017-01-06 2017-01-31 كما ترى ، الصف ذو المعّرف ‎Id = 1‎ جاء أولًا، وذلك لأنّ العمود ‎Date1‎ يحتوي أدنى سجل في الجدول، وهو ‎2017-01-01‎، الصف ذو المعرّف ‎Id‎ = ‎3‎ جاء ثانيًا، لأنّ العمود ‎Date2‎ يحتوي القيمة‎2017-01-02‎‎، وهي ثاني أقل قيمة في الجدول، وهكذا دواليك. لقد رتّبنا السجلات من ‎2017-01-01‎ إلى ‎2017-01-06‎ تصاعديًا، بغض النظر عن العمود ‎Date1‎ أو ‎Date2‎ الذي جاءت منه تلك القيم. ترجمة -وبتصرّف- للفصول 7 و 8 و 9 من الكتاب SQL Notes for Professionals
  2. سلسلة sql للمحترفين

    سنتحدث في هذه المقالة عن كيفية استخدام العبارتين GROUP BY و ORDER BY لأجل تجميع نتائج الاستعلامات في SQL وترتيبها. التجميع عبر GROUP BY يمكن تجميع نتائج استعلام SELECT حسب عمود واحد أو أكثر باستخدام عبارة ‎GROUP BY‎ والتي تُجمّع كل النتائج التي لها نفس القيمة في الأعمدة المُجمَّعة (grouped columns). وينتج عنها جدول من النتائج الجزئية، بدلًا من إرجاع نتيجة واحدة. يمكن استخدام GROUP BY مع دوال التجميع (aggregation functions) لتحديد كيفية تجميع الأعمدة باستخدام العبارة ‎HAVING‎. مثال على استخدام GROUP BY تشبه GROUP BY عبارة for each المُستخدمة في الكثير من لغات البرمجة. إليك الاستعلام التالي: SELECT EmpID, SUM (MonthlySalary) FROM Employee GROUP BY EmpID في الشيفرة أعلاه، نريد الحصول على مجموع الحقل MonthlySalary لكل قيم EmpID، مثلًا، في الجدول التالي: +-----+----------------------+ |EmpID|MonthlySalary| +-----+----------------------+ |1 |200 | +-----+----------------------+ |2 |300 | +-----+----------------------+ سنحصل على النتيجة التالية: +-+---+ |1|200| +-+---+ |2|300| +-+---+ لا يبدو أنّ Sum تفعل أيّ شيء، وذلك لأنّ مجموع عدد ما يساوي العدد نفسه. إليك الآن الجدول التالي: +-----+---------------------+ |EmpID|MonthlySalary| +-----+---------------------+ |1 |200 | +-----+---------------------+ |1 |300 | +-----+---------------------+ |2 |300 | +-----+---------------------+ سنحصل بتطبيق الاستعلام نفسه على النتيجة التالية: +-+---+ |1|500| +-+---+ |2|300| +-+---+ ترشيح نتائج GROUP BY باستخدام عبارة HAVING ترشِّح عبارة HAVING نتائج GROUP BY. سنستخدم في الأمثلة التالية قاعدة البيانات Library المُعرّفة في الفصل الأول. أمثلة إعادة جميع المؤلفين الذين كتبوا أكثر من كتاب (مثال حي). SELECT a.Id, a.Name, COUNT(*) BooksWritten FROM BooksAuthors ba INNER JOIN Authors a ON a.id = ba.authorid GROUP BY a.Id, a.Name HAVING COUNT(*) > 1 -- HAVING BooksWritten > 1 يكافئ ; إعادة جميع الكتب التي أُلِّفت من قبل ثلاثة مؤلفين أو أكثر (مثال حي). SELECT b.Id, b.Title, COUNT(*) NumberOfAuthors FROM BooksAuthors ba INNER JOIN Books b ON b.id = ba.bookid GROUP BY b.Id, b.Title HAVING COUNT(*) > 3 -- HAVING NumberOfAuthors > 3 يكافئ ; استخدام GROUP BY لحساب عدد الصفوف لكل مدخل فريد في عمود معيّن لنفترض أننا نريد عدّ أو حساب مجاميع فرعية لقيمة معينة في عمود. إليك الجدول التالي: table { width: 100%; } thead { vertical-align: middle; text-align: center; } td, th { border: 1px solid #dddddd; text-align: right; padding: 8px; text-align: inherit; } tr:nth-child(even) { background-color: #dddddd; } Name GreatHouseAllegience Arya Stark Cercei Lannister Myrcella Lannister Yara Greyjoy Catelyn Stark Sansa Stark في حال عدم استخدام العبارة GROUP BY، ستعيد COUNT إجمالي عدد الصفوف: SELECT Count(*) Number_of_Westerosians FROM Westerosians سنحصل على الخرج الناتج: Number_of_Westerosians 6 في حال استخدام GROUP BY، يمكن عدّ المستخدمين لكل قيمة في عمود معين كما يوضح المثال التالي: SELECT GreatHouseAllegience House, Count(*) Number_of_Westerosians FROM Westerosians GROUP BY GreatHouseAllegience الخرج الناتج: House Number_of_Westerosians Stark 3 Greyjoy 1 Lannister 2 من الشائع الجمع بين العبارتين GROUP BY و ORDER BY لترتيب النتائج تصاعديا أو تنازليًا: SELECT GreatHouseAllegience House, Count(*) Number_of_Westerosians FROM Westerosians GROUP BY GreatHouseAllegience ORDER BY Number_of_Westerosians Desc الخرج الناتج: House Number_of_Westerosians Stark 3 Lannister 2 Greyjoy 1 تجميع ROLAP (استخراج البيانات) - ROLAP aggregation يوفر معيار SQL معاملين تجميعيَين (aggregate operators) إضافيين. تُستخدم القيمة ALL للكناية عن جميع القيم التي يمكن أن تأخذها السمة (attribute). المُعاملان هما: with data cube: يوفّر كل التوليفات الممكنة لسمات وسيط العبارة (argument attributes of the clause). with roll up: يوفر المجموع الناتج عن اعتبار السمات مُرتّبة من اليسار إلى اليمين مع مقارنتها بكيفية إدراجها في وسيط العبارة (argument of the clause). تدعم إصدارات SQL القياسية التالية هذه الميزات: 1999 - 2003 - 2006 - 2008 - 2011. أمثلة إليك الجدول التالي: Food Brand Total_amount Pasta Brand1 100 Pasta Brand2 250 Pizza Brand2 300 استخدام عبارة cube: select Food,Brand,Total_amount from Table group by Food,Brand,Total_amount with cube الخرج الناتج: Food Brand Total_amount Pasta Brand1 100 Pasta Brand2 250 Pasta ALL 350 Pizza Brand2 300 Pizza ALL 300 ALL Brand1 100 ALL Brand2 550 ALL ALL 650 استخدام roll up: select Food,Brand,Total_amount from Table group by Food,Brand,Total_amount with roll up الخرج الناتج: Food Brand Total_amount Pasta Brand1 100 Pasta Brand2 250 Pizza Brand2 300 Pasta ALL 350 Pizza ALL 300 ALL ALL 650 الترتيب عبر ORDER BY الترتيب حسب رقم العمود (بدلاً من اسمه) يمكنك استخدام رقم العمود (يبدأ العمود الموجود في أقصى اليسار من الرقم "1") للإشارة إلى العمود الذي يستند الترتيب إليه. إيجابيات: هذا الخيار مناسب في حال كانت هناك إمكانية لتغيير أسماء الأعمدة لاحقًا، لأنّه سيجنّبك كسر الشيفرة. سلبيات: سيُضعف استخدام رقم العمود بدل اسمه مقروئية الاستعلام (وازن مثلا بين ORDER BY Reputation و 'ORDER BY 14'.). يرتب الاستعلام التالي النتيجة حسب المعلومات الموجودة في العمود رقم ‎3‎ بدلاً من الاعتماد اسم العمود ‎Reputation‎. SELECT DisplayName, JoinDate, Reputation FROM Users ORDER BY 3 الخرج الناتج: DisplayName JoinDate Reputation Community 2008-09-15 1 Jarrod Dixon 2008-10-03 11739 Geoff Dalgas 2008-10-03 12567 Joel Spolsky 2008-09-16 25784 Jeff Atwood 2008-09-16 37628 استخدام ORDER BY مع TOP لإعادة أعلى س صفًّا بناءً على قيمة العمود في هذا المثال، يمكنك استخدام GROUP BY و TOP لتحديد الصفوف المُعادة وترتيبها. لنفترض أنّك تريد الحصول على أفضل 5 مستخدمين من حيث السمعة في موقع متخصص في الأسئلة والأجوبة. بدون ORDER BY يعيد هذا الاستعلام أعلى 5 صفوف مرتبة حسب الإعداد الافتراضي، والذي هو Id في هذه الحالة، أي العمود الأول في الجدول (رغم أنّه لن يظهر في النتائج). SELECT TOP 5 DisplayName, Reputation FROM Users الخرج الناتج: DisplayName Reputation Community 1 Geoff Dalgas 12567 Jarrod Dixon 11739 Jeff Atwood 37628 Joel Spolsky 25784 استخدام ORDER BY سنستخدم ORDER BY في المثال التالي: SELECT TOP 5 DisplayName, Reputation FROM Users ORDER BY Reputation desc الخرج الناتج: DisplayName Reputation JonSkeet 865023 Darin Dimitrov 661741 BalusC 650237 Hans Passant 625870 Marc Gravell 601636 ملاحظات تستخدم بعض إصدارات SQL (مثل MySQL) العبارة ‎LIMIT‎ في نهاية ‎SELECT‎ ، بدلًا من استخدام ‎TOP‎ في البداية كما هو موضّح في المثال التالي: SELECT DisplayName, Reputation FROM Users ORDER BY Reputation DESC LIMIT 5 الترتيب المخصص لترتيب الجدول ‎Employee‎ حسب القسم department، يمكنك استخدام التعليمة ‎ORDER BY Department‎. أمّا إن أردت ترتيبه ترتيبًا غير أبجدي، فيجب عليك تحويل قيم ‎Department‎ إلى قيم أخرى قابلة للترتيب؛ يمكن فعل ذلك باستخدام عبارة CASE: Name Department Hasan IT Yusuf HR Hillary HR Joe IT Merry HR Ken Accountant في المثال التالي: SELECT * FROM Employee ORDER BY CASE Department WHEN 'HR' THEN 1 WHEN 'Accountant' THEN 2 ELSE 3 END; سنحصل على الخرج: Name Department Yusuf HR Hillary HR Merry HR Ken Accountant Hasan IT Joe IT الترتيب بالكنى بسبب طريقة معالجة الاستعلامات المنطقية، يمكن ترتيب نتائج الاستعلامات حسب الكُنى (Order by Alias). SELECT DisplayName, JoinDate as jd, Reputation as rep FROM Users ORDER BY jd, rep كما يمكن استخدام الترتيب النسبي (relative order) للأعمدة -أي الترتيب حسب رقم العمود- في عبارة الاختيار select. سنعود إلى المثال أعلاه، ولكن بدلاً من استخدام الكُنية، سنستخدم الترتيب النسبي. SELECT DisplayName, JoinDate as jd, Reputation as rep FROM Users ORDER BY 2, 3 الترتيب حسب عدة أعمدة في المثال التالي: SELECT DisplayName, JoinDate, Reputation FROM Users ORDER BY JoinDate, Reputation سيكون الخرج: DisplayName JoinDate Reputation Community 2008-09-15 1 Jeff Atwood 2008-09-16 25784 Joel Spolsky 2008-09-16 37628 Jarrod Dixon 2008-10-03 11739 Geoff Dalgas 2008-10-03 12567 المُعاملان المنطِقيان AND و OR AND و OR معاملان منطقيان يُستخدمان لبناء الشروط المنطقية. إليك الجدول التالي: Name Age City Bob 10 Paris Mat 20 Berlin Mary 24 Prague في المثال التالي: select Name from table where Age>10 AND City='Prague' سنحصل على الخرج: Name Mary وفي هذا المثال: select Name from table where Age=10 OR City='Prague' سنحصل على الخرج: Name Bob Mary ترجمة -وبتصرّف- للفصول 7 و 8 و 9 من الكتاب SQL Notes for Professionals
  3. تُستخدَم العبارة SELECT في معظم استعلامات SQL. وتتحكم في تحديد النتائج التي يجب أن يعيدها الاستعلام، وتُستخدم في العادة مع العبارة FROM، والتي تحدد الجزء (أو الأجزاء) من قاعدة البيانات المُستعلَم عنها. استخدام حرف البدل * لاختيار جميع الأعمدة إليك قاعدة البيانات التالية المؤلفة من الجدولين التاليين: جدول الموظفين Employees: table { width: 100%; } thead { vertical-align: middle; text-align: center; } td, th { border: 1px solid #dddddd; text-align: right; padding: 8px; text-align: inherit; } tr:nth-child(even) { background-color: #dddddd; } Id FName LName DeptId 1 James Smith 3 2 John Johnson 4 جدول الأقسام Departments: Id Name 1 Sales 2 Marketing 3 Finance 4 IT عبارة select بسيطة يمثل الرمز ‎*‎ حرفَ البدل، ويُستخدم لاختيار جميع الأعمدة المتاحة في الجدول. عند استخدامه بديلًا عن الأسماء الصريحة للأعمدة، فإنه يعيد جميع الأعمدة في جميع الجداول التي يحددها الاستعلام ‎FROM‎. ينطبق هذا الأمر على جميع الجداول التي يصل إليها الاستعلام عبر عبارات JOIN. إليك الاستعلام التالي: SELECT * FROM Employees سيعيد الاستعلام أعلاه جميع الحقول من جميع صفوف جدول ‎Employees‎: Id FName LName DeptId 1 James Smith 3 2 John Johnson 4 الصياغة النقطية Dot notation لاختيار كل القيم من جدول محدّد، يمكن تطبيق حرف البدل على الجدول باستخدام الصياغة النقطية. إليك الاستعلام التالي: SELECT Employees.*, Departments.Name FROM Employees JOIN Departments ON Departments.Id = Employees.DeptId سيعيد هذا المثال مجموعة بيانات تحتوي كافة الحقول الموجودة في الجدول ‎Employee‎، متبوعةً بـالحقل ‎Name‎ من الجدول ‎Departments‎: Id FName LName DeptId Name 1 James Smith 3 Finance 2 John Johnson 4 IT تنبيهات يوصى عمومًا بتجنّب استخدام ‎*‎ في شيفرة الإنتاج، إذ يمكن أن تتسبّب في مجموعة من المشاكل، منها: حمل الدخل والخرج الزائد (Excess IO)، والحمل الزائد على الشبكة، واستنزاف الذاكرة، وغيرها، وذلك بسبب أنّ محرك قاعدة البيانات سيقرأ بيانات غير مطلوبة. وينقلها إلى شيفرة الواجهة الأمامية. وقد يصبح الأمر أسوأ إن كانت هناك حقول كبيرة، مثل تلك المستخدمة لتخزين الملاحظات الطويلة أو الملفات المرفقة. زيادة الضغط على الدخل والخرج إذا احتاجت قاعدة البيانات إلى تخزين النتائج الداخلية على القرص كجزء من عملية معالجة استعلامات أكثر تعقيدًا من العبارة البسيطة ‎SELECT <columns> FROM <table>‎ معالجة زائدة (و / أو مزيد من عمليات الدخل والخرج IO) إذا كانت هناك أعمدة غير ضرورية من نوع: الأعمدة المحسوبة (computed columns) في قواعد البيانات التي تدعم هذا النوع من الأعمدة في حالة الاختيار من معرض (view)، فيشمل ذلك الأعمدة من جدول / معرض معيّن، والتي كان من الممكن أن يُحسّنها "مُحسِّن الاستعلام" (query optimiser) احتمال حدوث أخطاء غير متوقعة عند إضافة أعمدة إلى الجداول والمعارض لاحقًا، مما قد يؤدي إلى أسماء أعمدة غير واضحة. على سبيل المثال: SELECT * FROM orders JOIN people ON people.id = orders.personid ORDER BY displayname‎ في حال إضافة عمود يُسمى displayname إلى جدول الطلبات - orders - قصد السماح للمستخدمين بتقديم طلباتهم تحت أسماء من اختيارهم ليسهل عليهم الرجوع إليها مستقبلًا، فسيظهر اسم العمود مرتين في المخرجات، ونتيجة لذلك قد لا تكون عبارة ‎ORDER BY‎ واضحة، وهو ما قد يتسبب في خطأ ("ambiguous column name" في إصدارات MS SQL Server الحديثة). في المثال أعلاه، قد يعرض التطبيق اسم الطلب مكان اسم الشخص بالخطأ، نتيجة أنّ العمود الجديد سيُعاد أولًا. متى يمكنك استخدام حرف البدل *؟ يُفضل عمومًا تجنّب استخدام ‎*‎ في شيفرة الإنتاج، لكن لا مشكلة في استخدامها كاختصار عند تنفيذ الاستعلامات اليدوية في قاعدة البيانات عند العمل على النماذج الأولية. كما قد يفرض عليك تصميم التطبيق أحيانًا استخدام حرف البدل (في مثل هذه الظروف، يُفضل استخدام ‎tablealias.*‎ بدلًا من ‎*‎ حيثما أمكن ذلك). عند استخدام ‎EXISTS‎، كما في: ‎SELECT A.col1, A.Col2 FROM A WHERE EXISTS (SELECT * FROM B where A.ID = B.A_ID) فذلك لن يعيد أيّ بيانات من B. وبالتالي لن يكون الضمّ (join) ضروريًا، كما أنّ محرّك (engine) قاعدة البيانات يعلم أنه لن تُعاد أيّ قيمة من B، وبالتالي لن يتأثّر الأداء جرّاء استخدام ‎*‎. من جهة أخرى، لا بأس في استخدام ‎COUNT(*)‎، لأنها لا تُعيد أيًا من الأعمدة فعليًا، إذ تحتاج فقط إلى قراءة ومعالجة الأعمدة المستخدمة في التصفية. استخدام SELECT مع كُنى الأعمدة تُستخدم الأسماء المستعارة أو الكُنى - aliases - لاختصار أسماء الأعمدة أو جعلها ذات معنى. ويساعد ذلك على اختزال الشيفرة وجعلها أكثر مقروئية جرّاء تجنّب أسماء الجداول الطويلة وتمييز الأعمدة (على سبيل المثال، قد يكون هناك مُعرِّفان في الجدول، بيْد أنّ واحدًا منهما فقط سيستخدم في العبارة)، بالإضافة إلى تسهيل استخدام أسماء وصفية أطول في قاعدة بياناتك مع إبقاء الاستعلامات الجارية عليها مختصرة. علاوة على ذلك، قد تكون الكنى إجبارية في بعض الأحيان (على سبيل المثال في المعارض) من أجل تسمية المخرجات المحسوبة (computed outputs). جميع إصدارات SQL يمكن إنشاء الكنى في جميع إصدارات SQL باستخدام علامات الاقتباس المزدوجة (‎"‎). SELECT FName AS "First Name", MName AS "Middle Name", LName AS "Last Name" FROM Employees إصدارات خاصة من SQL يمكنك استخدام علامات الاقتباس المفردة (‎'‎)، وعلامات الاقتباس المزدوجة (‎"‎) والأقواس المربّعة (‎[]‎) لإنشاء كُنية في Microsoft SQL Server. SELECT FName AS "First Name", MName AS 'Middle Name', LName AS [Last Name] FROM Employees سينتج عن الشيفرة أعلاه الخرج: First Name Middle Name Last Name James John Smith John James Johnson Michael Marcus Williams ستعيد هذه العبارة عمودين ‎FName‎ و ‎LName‎ يحملان الاسم المحدّد (الكنية). وقد تمّ ذلك باستخدام العامل ‎AS‎ متبوعًا بالكنية، أو بكتابة الكنية مباشرةً بعد اسم العمود. ستكون للاستعلام التالي نفس النتيجة الواردة أعلاه. SELECT FName "First Name", MName "Middle Name", LName "Last Name" FROM Employees First Name Middle Name Last Name James John Smith John James Johnson Michael Marcus Williams كما تلاحظ، فإنّ النسخة الصريحة (أي استخدام العامل ‎AS‎) أفضل، لأنّها أكثر مقروئية. إذا كانت الكنية مؤلفة من كلمة واحدة، ولم تكن كلمة محجوزة، فيمكن كتابتها بدون علامات الاقتباس المفردة أو المزدوجة أو الأقواس المربعة: SELECT FName AS FirstName, LName AS LastName FROM Employees FirstName LastName James Smith John Johnson Michael Williams هناك شكل إضافي متاح في MS SQL Server، وهو ‎<alias> = <column-or-calculation>‎، إليك المثال التالي: SELECT FullName = FirstName + ' ' + LastName, Addr1 = FullStreetAddress, Addr2 = TownName FROM CustomerDetails والذي يكافئ: SELECT FirstName + ' ' + LastName As FullName FullStreetAddress As Addr1, TownName As Addr2 FROM CustomerDetails وسيؤدي كلاهما إلى النتيجة: FullName Addr1 Addr2 James Smith 123 AnyStreet TownVille John Johnson 668 MyRoad Anytown Michael Williams 999 High End Dr Williamsburgh يرى البعض أنّ استخدام ‎=‎ بدلاً من ‎As‎ أفضل من ناحية المقروئية، فيما يوصي آخرون بتجنّب استخدامها لأنّها ليست قياسية، وبالتالي لا تدعمها جميع قواعد البيانات، كما قد يتداخل استخدامها مع الاستخدامات الأخرى للمحرف ‎=‎. جميع إصدارات SQL إن كنت بحاجة إلى استخدام الكلمات المحجوزة، فيمكنك استخدام الأقواس المربعة أو علامات الاقتباس لتهريب الكُنية (escape): SELECT FName as "SELECT", MName as "FROM", LName as "WHERE" FROM Employees إصدارات خاصة من SQL بالمثل، يمكنك تهريب الكلمات المفتاحية في MSSQL عبر عدة مقاربات: SELECT FName AS "SELECT", MName AS 'FROM', LName AS [WHERE] FROM Employees SELECT FROM WHERE James John Smith John James Johnson Michael Marcus Williams يمكن أيضًا استخدام كنى الأعمدة في أيّ من العبارات النهائية في نفس الاستعلام، من قبيل العبارة ‎ORDER BY‎: SELECT FName AS FirstName, LName AS LastName FROM Employees ORDER BY LastName DESC بالمقابل، لا يجوز استخدام الشيفرة التالية لإنشاء كنية تساوي الكلمات المحجوزة (‎SELECT‎ و ‎FROM‎)، لأنّ ذلك سيتسبّب في العديد من الأخطاء في مرحلة التنفيذ. SELECT FName AS SELECT, LName AS FROM FROM Employees ORDER BY LastName DESC اختيار أعمدة فردية SELECT PhoneNumber, Email, PreferredContact FROM Customers ستعيد العبارة أعلاه الأعمدة ‎PhoneNumber‎ و ‎Email‎ و ‎PreferredContact‎ من جميع صفوف الجدول ‎Customers‎. كا ستُعاد الأعمدة بالتسلسل الذي تظهر به في عبارة ‎SELECT‎. وها هي النتيجة: PhoneNumber Email PreferredContact 3347927472 william.jones@example.com PHONE 2137921892 dmiller@example.net EMAIL NULL richard0123@example.com EMAIL إذا تمّ ربط عدة جداول معًا، فيمكنك اختيار الأعمدة من جداول معيّنة عن طريق وضع اسم الجدول قبل اسم العمود على النحو ‎[table_name].[column_name]‎ التالي: SELECT Customers.PhoneNumber, Customers.Email, Customers.PreferredContact, Orders.Id AS OrderId FROM Customers LEFT JOIN Orders ON Orders.CustomerId = Customers.Id تعني العبارة * ‎AS OrderId‎ أنّ الحقل ‎Id‎ من الجدول ‎Orders‎ سيُعاد كعمود يُسمى ‎OrderId‎. راجع قسم الاختيار عبر الكنى أسفله لمزيد من المعلومات. لتجنب استخدام أسماء الجداول الطويلة، يمكنك تكنية الجدول، فهذا سيخفف من صعوبات كتابة أسماء الجداول الطويلة مع كل حقل تختاره في عمليات الضمّ (joins). وعند استخدام الضمّ الذاتي - self join - (أي ضم نسختين من الجدول نفسه)، فعليك تكنِية الجداول لتمييزها عن بعضها. يمكن كتابة كنية الجدول على النحو التالي: ‎Customers c‎ أو ‎Customers AS ‎c‎، إذ تتصرّف ‎c‎ هنا ككُنية لـ ‎Customers‎، يمكننا الآن أن نختار مثلا الحقل ‎Email‎ عبر الصيغة: ‎c.Email. SELECT c.PhoneNumber, c.Email, c.PreferredContact, o.Id AS OrderId FROM Customers c LEFT JOIN Orders o ON o.CustomerId = c.Id اختيار عدد معيّن من السجلات عرّف معيار SQL 2008 العبارة ‎FETCH FIRST‎ كطريقة لاختيار عدد السجلات المُعادة. SELECT Id, ProductName, UnitPrice, Package FROM Product ORDER BY UnitPrice DESC FETCH FIRST 10 ROWS ONLY لم يُدعم هذا المعيار إلا في الإصدارات الأخيرة من بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات (RDMSs). فيما توفّر الأنظمة الأخرى صياغة غير قياسية. أيضًا يدعم Progress OpenEdge 11.x الصياغة ‎FETCH FIRST <n> ROWS ONLY‎. بالإضافة إلى ذلك، تسمح إضافة العبارة ‎OFFSET <m> ROWS‎ قبل ‎FETCH FIRST <n> ROWS ONLY‎ بتخطي عدد من الصفوف قبل جلب الصفوف. SELECT Id, ProductName, UnitPrice, Package FROM Product ORDER BY UnitPrice DESC OFFSET 5 ROWS FETCH FIRST 10 ROWS ONLY الاستعلام التالي مدعوم في SQL Server و MS Access: SELECT TOP 10 Id, ProductName, UnitPrice, Package FROM Product ORDER BY UnitPrice DESC لفعل الشيء نفسه في MySQL أو PostgreSQL، يجب استخدام الكلمة المفتاحية ‎LIMIT‎: SELECT Id, ProductName, UnitPrice, Package FROM Product ORDER BY UnitPrice DESC LIMIT 10 وفي Oracle، ينبغي استخدام ‎ROWNUM‎: SELECT Id, ProductName, UnitPrice, Package FROM Product WHERE ROWNUM <= 10 ORDER BY UnitPrice DESC وينتج عن هذا 10 سجلات. Id ProductName UnitPrice Package 38 Côte de Blaye 263.50 12 - 75 cl bottles 29 Thüringer Rostbratwurst 123.79 50 bags x 30 sausgs. 9 Mishi Kobe Niku 97.00 18 - 500 g pkgs. 20 Sir Rodney's Marmalade 81.00 30 gift boxes 18 Carnarvon Tigers 62.50 16 kg pkg. 59 Raclette Courdavault 55.00 5 kg pkg. 51 Manjimup Dried Apples 53.00 50 - 300 g pkgs. 62 Tarte au sucre 49.30 48 pies 43 Ipoh Coffee 46.00 16 - 500 g tins 28 Rössle Sauerkraut 45.60 25 - 825 g cans الفروق بين الأنظمة جدير بالذكر أنّ الكلمة المفتاحية ‎TOP‎ في نظام Microsoft SQL تعمل بعد عبارة ‎WHERE‎، وتعيد عددًا محددًا من النتائج في حال كانت تلك النتائج متوافرة في أيّ مكان من الجدول، بينما تعمل ‎ROWNUM‎ كجزء من عبارة ‎WHERE‎، لذا إذا لم تتحقّق الشروط الأخرى في العدد المحدد من الصفوف في بداية الجدول، فلن تحصل على أيّ نتيجة، حتى لو كان من الممكن العثور على نتائج أخرى. الاختيار الشرطي يمكن استخدام العبارتين SELECT و WHERE معًا على النحو التالي: SELECT column1, column2, columnN FROM table_name WHERE [condition] يمكن أن يكون الشرط [condition] أيّ تعبير صالح في SQL يستخدم المعاملات المنطقية: > و < و = و ‎‎>=‎‎ و ‎‎<=‎‎‎‎ و LIKE و NOT و IN و BETWEEN وغيرها. تُعيد العبارة التالية جميع الأعمدة من الجدول "Cars" ذات الحالة "READY": SELECT * FROM Cars WHERE status = 'READY' الاختيار باستخدام CASE تُستخدم عبارة CASE لتطبيق عملية معينة على النتائج مباشرة. SELECT CASE WHEN Col1 < 50 THEN 'under' ELSE 'over' END threshold FROM TableName يمكن أيضًا سلسَلَة CASE على النحو التالي: SELECT CASE WHEN Col1 < 50 THEN 'under' WHEN Col1 > 50 AND Col1 <100 THEN 'between' ELSE 'over' END threshold FROM TableName يمكن أيضا استخدام عبارة ‎CASE‎ داخل أخرى: SELECT CASE WHEN Col1 < 50 THEN 'under' ELSE CASE WHEN Col1 > 50 AND Col1 <100 THEN Col1 ELSE 'over' END END threshold FROM TableName اختيار الأعمدة التي تحمل أسماء لكلمات مفتاحية محجوزة عندما يتطابق اسم العمود مع كلمة مفتاحية محجوزة، ينص معيار SQL على ضرورة أن تحُاط بعلامات اقتباس مزدوجة: SELECT "ORDER", ID FROM ORDERS لاحظ أنّ هذا يجعل اسم العمود حساسًا لحالة الأحرف. بعض نظم إدارة قواعد البيانات لديها طرق خاصة لاقتباس الأسماء. على سبيل المثال، يستخدم SQL Server أقواس مربعة: SELECT [Order], ID FROM ORDERS بينما تستخدم MySQL (و MariaDB) افتراضيا علامة اقتباس مائلة (backtick): SELECT `Order`, id FROM orders الاختيار باستخدام كُنى الجداول إليك المثال التالي: SELECT e.Fname, e.LName FROM Employees e أُعطِي جدول الموظفين Employees الكنية "e" مباشرةً بعد اسمه. يساعد ذلك في إزالة الغموض في حال احتوت العديد من الجداول حقولًا تحمل نفس الاسم، وكنت تحتاج إلى تحديد الجدول الذي تريد استخلاص البيانات منه. SELECT e.Fname, e.LName, m.Fname AS ManagerFirstName FROM Employees e JOIN Managers m ON e.ManagerId = m.Id لاحظ أنه بمجرد تعريف الكنية، فلن يكون بمقدورك استخدام اسم الجدول الأساسي بعد الآن، لهذا ستطرح الشيفرة التالية خطأً: SELECT e.Fname, Employees.LName, m.Fname AS ManagerFirstName FROM Employees e JOIN Managers m ON e.ManagerId = m.Id تجدر الإشارة إلى أنّ كنى الجداول - أو "متغيرات النطاق" (range variables) إن أردنا التقيد بالتسميات الرسمية - قُدِّمت في لغة SQL لحل مشكلة الأعمدة المكرّرة التي تنجم عن استخدام ‎INNER JOIN‎. وقد صحّح معيار SQL 1992 هذه الثغرة من خلال إدخال ‎NATURAL JOIN‎ (مطبّقة حاليًا في mySQL و PostgreSQL و Oracle ولكن ليس في SQL Server بعدُ)، وقد ضمن ذلك ألا تحدث مشكلة الأسماء المكررة للأعمدة. في المثال أعلاه، تُضمّ الجداول في الأعمدة ذات الأسماء المختلفة (‎Id‎ و ‎ManagerId‎) ولكن ليس في الأعمدة التي تحمل الاسم نفسه (‎LName‎، ‎FName‎)، هذا الأمر يتطلّب إعادة تسمية الأعمدة قبل عملية الضمّ: SELECT Fname, LName, ManagerFirstName FROM Employees NATURAL JOIN ( SELECT Id AS ManagerId, Fname AS ManagerFirstName FROM Managers ) m; رغم أنّه يجب الإعلان عن متغير الكنية / النطاق الخاص بالجدول المُعدَّل (أو ستطرح SQL خطأً)، إلا أنّه من غير المنطقي أبدًا استخدامه فعليًا في الاستعلامات. الاختيار بناءً على عدة شروط تُستخدم الكلمة المفتاحية ‎AND‎ لإضافة المزيد من الشروط إلى الاستعلام. Name Age Gender Sam 18 M John 21 M Bob 22 M Mary 23 F إليك المثال التالي: SELECT name FROM persons WHERE gender = 'M' AND age > 20; سينتج عن هذا: Name John Bob يمكن أيضًا استخدام المعامل المنطقي ‎OR‎ على النحو التالي: SELECT name FROM persons WHERE gender = 'M' OR age < 20; سينتج عن هذا: Name Sam John Bob يمكن دمج هذه الكلمات المفتاحية لبناء شروط أكثر تعقيدًا: SELECT name FROM persons WHERE (gender = 'M' AND age < 20) OR (gender = 'F' AND age > 20); سينتج عن هذا: Name Sam Mary الاختيار دون قفل الجدول في بعض الأحيان، عندما تُستخدم الجداول لأجل القراءة أساسًا (أو حصرًا)، فإنّ الفهرسة (indexing) لا تكون ضرورية، لذا لن تكون هناك حاجة إلى قفل (LOCK) الجدول أثناء الاختيار. هذه بعض الأمثلة على ذلك: SQL Server: SELECT * FROM TableName WITH (nolock) MySQL SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; SELECT * FROM TableName; SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ; Oracle SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; SELECT * FROM TableName; DB2 SELECT * FROM TableName WITH UR; العبارة ‎UR‎ كناية عن "قراءة غير ملتزم بها" (uncommitted read). في حال استخدامها على جدول أثناء تعديل أحد حقوله، فقد تحدث نتائج غير متوقعة. الاختيار باستخدام الدوال التجميعية aggregate functions حساب المتوسط تعيد الدالة التجميعية ‎AVG()‎ متوسط القيم المحددة. SELECT AVG(Salary) FROM Employees يمكن أيضًا استخدام الدوال مع عبارة where على النحو التالي: SELECT AVG(Salary) FROM Employees where DepartmentId = 1 ويمكن أيضًا استخدام الدوال مع العبارة GROUP BY. مثلًا، إذا تم تصنيف الموظف في عدة أقسام، وأردنا أن نحدّد متوسط الراتب في كل قسم، فيمكننا استخدام الاستعلام التالي. SELECT AVG(Salary) FROM Employees GROUP BY DepartmentId القيمة الصغرى تعيد الدالة التجميعية ‎MIN()‎ الحد الأدنى من القيم المحددة. SELECT MIN(Salary) FROM Employees القيمة الكبرى تعيد الدالة التجميعية ‎MAX()‎ الحد الأقصى للقيم المحددة. SELECT MAX(Salary) FROM Employees التعداد تعيد الدالة التجميعية ‎COUNT()‎ عدد القيم المحددة. SELECT Count(*) FROM Employees يمكن أيضًا دمجها مع العبارة where للحصول على عدد الصفوف التي تفي بشروط محددة. SELECT Count(*) FROM Employees where ManagerId IS NOT NULL يمكن أيضًا اختيار عمود معيّن للحصول على عدد القيم في ذلك العمود. لاحظ أنّ القيم المعدومة ‎NULL‎ لا تُحتسب. Select Count(ManagerId) from Employees يمكن أيضًا دمج Count مع الكلمة المفتاحية DISTINCT. Select Count(DISTINCT DepartmentId) from Employees التجميع تعيد الدالة التجميعية ‎SUM()‎ مجموع القيم المُختارة في جميع الصفوف. SELECT SUM(Salary) FROM Employees الاختيار من بين قيم معيّنة من عمود المثال التالي: SELECT * FROM Cars WHERE status IN ( 'Waiting', 'Working' ) يكافئ: SELECT * FROM Cars WHERE ( status = 'Waiting' OR status = 'Working' ) إذ أنّ ‎value IN ( <value list> )‎ هي مجرّد اختصار لمعامل OR المنطقي. تطبيق الدوال التجميعية على مجموعات من الصفوف يحسب المثال التالي عدد الصفوف بناءً على قيمة محددة من العمود: SELECT category, COUNT(*) AS item_count FROM item GROUP BY category; ويحسب المثال التالي متوسط الدخل حسب القسم: SELECT department, AVG(income) FROM employees GROUP BY department; الشيء الأساسي هنا هو اختيار الأعمدة المحددة في عبارة ‎GROUP BY‎ حصرًا، أو استخدامها مع الدوال التجميعية. يمكن أيضًا استخدام العبارة ‎WHERE‎ مع ‎GROUP BY‎، إلّا أنّ ‎WHERE‎ ستصفّي السجلات قبل تجميعها (grouping): SELECT department, AVG(income) FROM employees WHERE department <> 'ACCOUNTING' GROUP BY department; إن أردت تصفية النتائج بعد الانتهاء من التجميع، مثلًا إن أردت ألّا تعرض إلا الأقسام التي يتجاوز معدل دخلها 1000، سيكون عليك استخدام العبارة ‎HAVING‎. SELECT department, AVG(income) FROM employees WHERE department <> 'ACCOUNTING' GROUP BY department HAVING avg(income) > 1000; الاختيار مع ترتيب النتائج SELECT * FROM Employees ORDER BY LName ستعيد هذه العبارة جميع الأعمدة من الجدول ‎Employees‎. Id FName LName PhoneNumber 2 John Johnson 2468101214 1 James Smith 1234567890 3 Michael Williams 1357911131 SELECT * FROM Employees ORDER BY LName DESC أو SELECT * FROM Employees ORDER BY LName ASC تغيّر عبارة ASC اتجَاه الترتيب. يمكن أيضا إجراء الترتيب وفق عدّة أعمدة على النحو التالي: SELECT * FROM Employees ORDER BY LName ASC, FName ASC سيرتِّب هذا المثال النتائج حسب الحقل ‎LName‎ أولّا، أمّا بالنسبة للسجلات التي لها نفس قيمة الحقل ‎LName‎، فسيرتِّبها حسب ‎FName‎. سينتج عن هذا قوائم مشابهة للقوائم التي تجدها في دفتر الهاتف. إن أردت تجنّب إعادة كتابة اسم العمود في عبارة ‎ORDER BY‎، يمكنك استخدام رقم العمود بدلاً من اسمه. انتبه إلى أنّ أرقام الأعمدة تبدأ من 1. SELECT Id, FName, LName, PhoneNumber FROM Employees ORDER BY 3 يمكن أيضًا تضمين عبارة ‎CASE‎ في عبارة ‎ORDER BY‎. SELECT Id, FName, LName, PhoneNumber FROM Employees ORDER BY CASE WHEN LName='Jones' THEN 0 ELSE 1 END ASC سترتّب هذه الشيفرة النتائج بحيث تكون السجلات التي يساوي حقل ‎LName‎ خاصتها القيمة "Jones" في الأعلى. استخدام null لأجل الاختيار إليك المثال التالي: SELECT Name FROM Customers WHERE PhoneNumber IS NULL تختلف صياغة الاختيار باستخدام القيم المعدومة null عن الصياغة العادية، إذ أنّها لا تستخدم معامل التساوي ‎=‎، وإنّما تستخدم ‎IS NULL‎ أو ‎IS NOT NULL‎. اختيار قيم غير مكرّرة SELECT DISTINCT ContinentCode FROM Countries; سيعيد هذا الاستعلام جميع القيم الفريدة والمختلفة عن بعضها من العمود ‎ContinentCode‎ في الجدول ‎Countries‎ ContinentCode OC EU AS NA AF هذا مثال حي. اختيار الصفوف من عدة جداول إليك الشيفرة التالية: SELECT * FROM table1, table2 SELECT table1.column1, table1.column2, table2.column1 FROM table1, table2 تُسمّى هذه العملية الجداء المتقاطع (cross product) في SQL، وهي مكافئة للجداء المتقاطع في المجموعات. تعيد هذه العبارات أعمدة مُختارة من عدّة جداول في استعلام واحد، ولا توجد علاقة محددة بين الأعمدة المُعادة من كل جدول. ترجمة -وبتصرّف- للفصل Chapter 6: SELECT من الكتاب SQL Notes for Professionals
  4. سلسلة sql للمحترفين

    لغة الاستعلامات الهيكلية SQL اختصار إلى Structured Query Language هي لغة برمجة متخصصة في إدارة قواعد البيانات العلائقية RDBMS اختصار إلى Relational database management system. كما تُستخدم اللغات المشتقة من SQL في أنظمة إدارة مجاري البيانات العلائقية RDSMS اختصار إلى Relational Data Stream Management Systems، أو في إدارة قواعد بيانات SQL الحصرية NoSQL. تتألف SQL من ثلاث لغات فرعية أساسية، وهي: لغة تعريف البيانات DDL: تُستعمل لإنشاء وتعديل بنية قاعدة البيانات. لغة معالجة البيانات DML: تستعمل لتنفيذ عمليات قراءة البيانات وإدراجها وتحديثها وحذفها. لغة التحكم في البيانات DCL: تُستعمل للتحكم في الوصول إلى البيانات المخزّنة في قاعدة البيانات. تتألف DML من أربع عمليات أساسية، وهي عمليات الإنشاء (Create) والقراءة (Read) والتحديث (Update) والحذف (Delete)، ويُطلق عليها اختصارًا CRUD، تُنفّذ هذه العمليات عبر التعليمات ‎INSERT‎ و ‎SELECT‎ و ‎UPDATE‎ و ‎DELETE‎ على التوالي. أُضيفت مؤخرًا تعليمة ‎MERGE‎، والتي تنفّذ العمليات INSERT و UPDATE و DELETE معًا. تُقدَّم العديد من قواعد بيانات SQL على هيئة نُظم عميل / خادم (client/server systems). ويُطلق على هذه الخوادم مصطلح "خادم SQL". أنشأت ميكروسوفت قاعدة بيانات تسمى "SQL Server". ورغم أنّها تُعدّ من لهجات SQL، إلا أنّنا لن نتحدث عنها في هذه السلسلة، إن كنت تريد تعلّمها فيمكنك الرجوع إلى توثيقها. المعرفات identifiers يستعرض هذا القسم موضوع المعرّفات (identifiers)، وتشرح قواعد تسمية الجداول والأعمدة وباقي كائنات قاعدة البيانات. سنحاول أن تغطي الأمثلة الاختلافات بين تقديمات SQL المختلفة. المعرفات غير المقتبسة Unquoted identifiers يمكن أن تحتوي المعرّفات غير المُقتبسة على الحروف (‎a‎ - ‎z‎) والأرقام (‎0‎ - ‎9‎) والشرطة السفلية (‎_‎)، وفي جميع الأحوال، ينبغي أن تبدأ بحرف. اعتمادًا على تقديم SQL المُستخدم، و / أو إعدادات قاعدة البيانات، قد يجوز استخدام أحرف أخرى، وبعضها يمكن أن تُستخدم حرفًا أولًا للمعرّف. هذه بعض الأمثلة على الأحرف الجائزة: MS SQL:‏ ‎@‎ و ‎$‎ و ‎#‎ وباقي محارف اليونيكود -Unicode - الأخرى، المصدر MySQL:‏ ‎$‎، المصدر Oracle:‏ ‎$‎ و ‎#‎ وبافي الأحرف من مجموعة أحرف قاعدة البيانات، المصدر PostgreSQL:‏ ‎$‎ وباقي أحرف اليونيكود الأخرى، المصدر المعرّفات غير المقتبسة غير حسّاسة لحالة الأحرف عمومًا. بيْد أنّ طريقة التعامل مع حالة الأحرف تختلف بحسب تقديم SQL، مثلًا: MS SQL: تحافظ على الحالة (Case-preserving)، إذ تُحدّد مسألة الحساسية لحالة الأحرف عبر مجموعة أحرف قاعدة البيانات (database character set)، لذا يمكن أن تكون حساسة لحالة الأحرف. MySQL: تحافظ على الحالة، وتعتمد الحساسية على إعدادات قاعدة البيانات ونظام الملفات الأساسي. Oracle: تُحوّل إلى أحرف كبيرة، ثم تُعامل كمعرفّات مقتبسة. PostgreSQL: تُحوّل إلى أحرف صغيرة، ثم تُعامل مثل المعرّفات المقتبسة. SQLite: تحافظ على الحالة. وعدم حساسيتها تقتصر على أحرف ASCII. أنواع البيانات Data Types DECIMAL و NUMERIC يمثل النوعان ‎DECIMAL‎ و ‎NUMERIC‎ أعدادّا عشرية ذات دقة ثابتة، وهما متكافئان وظيفيًا. ويُصاغان على النحو التالي: DECIMAL ( precision [ , scale] ) NUMERIC ( precision [ , scale] ) أمثلة: SELECT CAST(123 AS DECIMAL(5,2)) --returns 123.00 SELECT CAST(12345.12 AS NUMERIC(10,5)) --returns 12345.12000 FLOAT و REAL يمثل نوعًا الأعداد FLOAT و REAL الأعداد التقريبية، ويُستخدمان لتمثيل البيانات الرقمية ذات الفاصلة العائمة (floating point numeric data). SELECT CAST( PI() AS FLOAT) --returns 3.14159265358979 SELECT CAST( PI() AS REAL) --returns 3.141593 الأعداد الصحيحة Integers يمثل النوع Integers البيانات العددية الصحيحة. نوع البيانات النطاق مساحة التخزين bigint -2^63 (-9,223,372,036,854,775,808) إلى 2^63-1 (9,223,372,036,854,775,807) 8 بايتات int -2^31 (-2,147,483,648) إلى 2^31-1 (2,147,483,647) 4 بايتات smallint -2^15 (-32,768) إلى 2^15-1 (32,767) بايتان tinyint من 0 إلى 255 بايت واحد table { width: 100%; } thead { vertical-align: middle; text-align: center; } td, th { border: 1px solid #dddddd; text-align: right; padding: 8px; text-align: inherit; } tr:nth-child(even) { background-color: #dddddd; } MONEY و SMALLMONEY يمثل النوعان MONEY و SMALLMONEY البيانات التي تمثل القيم النقدية أو العملات. نوع البيانات النطاق مساحة التخزين money -922,337,203,685,477.5808 إلى 922,337,203,685,477.5807 8 بايتات smallmoney -214,748.3648 إلى 214,748.3647 4 بايتات BINARY و VARBINARY يمثل النوعان BINARY و VARBINARY البيانات الثنائية ذات الطول الثابت أو المتغير. ويُصاغان على النحو التالي: BINARY [ ( n_bytes ) ] VARBINARY [ ( n_bytes | max ) ] يمكن أن يكون ‎n_bytes‎ أي عدد محصور بين 1 إلى 8000 أثمون. وتشير قيمة max إلى أنّ الحد الأقصى لمساحة التخزين هو ‎2^31-1‎‏. أمثلة: SELECT CAST(12345 AS BINARY(10)) -- 0x00000000000000003039 SELECT CAST(12345 AS VARBINARY(10)) -- 0x00003039 CHAR و VARCHAR يمثل النوعان CHAR و VARCHAR البيانات النصية ذات الطول الثابت أو المتغير. ويُصاغان على النحو التالي: CHAR [ ( n_chars ) ] VARCHAR [ ( n_chars ) ] أمثلة: SELECT CAST('ABC' AS CHAR(10)) -- 'ABC ' (إزاحة بمسافات بيضاء إلى اليمين) SELECT CAST('ABC' AS VARCHAR(10)) -- 'ABC' (لا إزاحة) SELECT CAST('ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ' AS CHAR(10)) -- 'ABCDEFGHIJ' (تُقصّ إلى عشرة أحرف فقط) NCHAR و NVARCHAR يمثل النوعان NCHAR و NVARCHAR نصوص اليونيكود ذات الطول الثابت أو المتغير. ويُصاغان على النحو التالي: NCHAR [ ( n_chars ) ] NVARCHAR [ ( n_chars | MAX ) ] استخدم ‎MAX‎ لأجل السلاسل النصية الطويلة التي يمكن أن تتجاوز 8000 حرفًا. UNIQUEIDENTIFIER يمثل هذا النوع مُعرّفا كونيا فريدًا (Universally Unique IDentifier أو UUID) أو معرّفًا عامّا فريدًا (globally unique identifier أو GUID) مُخزّنا على 16 أثمونًا. DECLARE @GUID UNIQUEIDENTIFIER = NEWID(); SELECT @GUID -- 'E28B3BD9-9174-41A9-8508-899A78A33540' DECLARE @bad_GUID_string VARCHAR(100) = 'E28B3BD9-9174-41A9-8508-899A78A33540_foobarbaz' SELECT @bad_GUID_string, -- 'E28B3BD9-9174-41A9-8508-899A78A33540_foobarbaz' CONVERT(UNIQUEIDENTIFIER, @bad_GUID_string) -- 'E28B3BD9-9174-41A9-8508-899A78A33540' الكلمة المفتاحية NULL تمثل الكلمة المفتاحية ‎NULL‎ في SQL، وكذلك في لغات البرمجة الأخرى، القيمة المعدومة، أو "لا شيء". وتُستخدم عادة في SQL للإشارة إلى "عدم وجود قيمة". من المهم التمييز بينها وبين القيم الفارغة، مثل السلسلة النصية ‎''‎ الفارغة أو الرقم ‎0‎، إذ لا يُعدّ أي منهما في الواقع معدومًا (‎NULL‎). من المهم أيضًا تجنّب إحاطة ‎NULL‎ بعلامات الاقتباس، على شاكلة ‎'NULL'‎، والتي يمكن استخدامها في الأعمدة التي تقبل القيم النصية، بيد أنّها لا تمثّل القيمة ‎NULL‎، ويمكن أن تسبّب أخطاءً، وتفسد البيانات. ترشيح NULL في الاستعلامات تختلف صياغة ترشيح ‎NULL‎ (أي عدم وجود قيمة) في كتل ‎WHERE‎ عن ترشيح القيم الأخرى: SELECT * FROM Employees WHERE ManagerId IS NULL ; SELECT * FROM Employees WHERE ManagerId IS NOT NULL ; لاحظ أنّه لمّا لم تكن ‎NULL‎ مساوية لأيّ شيء آخر، ولا حتى لنفسها، فستُعيد عوامل الموازنة ‎= NULL‎ أو ‎<> NULL‎ (أو ‎!= NULL‎ ) دائمًا القيمة المنطقية الخاصة UNKNOWN، والتي ترفضها WHERE. ترشِّح ‎WHERE‎ كل الصفوف التي يساوي شرطها القيمة ‎FALSE‎ أو UNKNOWN، ولا تحتفظ إلا بالصفوف ذات الشرط الصحيح (‎TRUE‎). الأعمدة المعدومة في الجداول عند إنشاء الجداول، يمكن جعل العمود قابلًا للإلغاء (nullable) أو غير قابل للإلغاء. CREATE TABLE MyTable ( MyCol1 INT NOT NULL, -- non-nullable MyCol2 INT NULL -- nullable ) ; افتراضيًا، تكون جميع الأعمدة قابلة للإلغاء (باستثناء تلك الموجودة في قيد المفتاح الأساسي - primary key constraint) ما لم نعيّن القيد عند القيمة ‎NOT NULL‎ صراحة. وسينتج خطأ عن محاولة تعيين ‎NULL‎ لعمود غير قابل للإلغاء. INSERT INTO MyTable (MyCol1, MyCol2) VALUES (1, NULL) ; -- صحيح INSERT INTO MyTable (MyCol1, MyCol2) VALUES (NULL, 2) ; لا يمكن إدراج القيمة NULL في العمود 'MyCol1' في الجدول 'MyTable' لأنّ العمود لا يسمح بالقيمة المعدومة، لذا ستفشل عملية الإدراج INSERT. إسناد NULL إلى حقل إسناد القيمة ‎NULL‎ إلى حقل يشبه إسناد أيّ قيمة أخرى: UPDATE Employees SET ManagerId = NULL WHERE Id = 4 إدراج الصفوف التي تحتوي حقولًا معدومة (NULL fields) على سبيل المثال، إدراج بيانات موظف بدون رقم هاتف، وبدون مدير في جدول الموظفين Employees: INSERT INTO Employees (Id, FName, LName, PhoneNumber, ManagerId, DepartmentId, Salary, HireDate) VALUES (5, 'Jane', 'Doe', NULL, NULL, 2, 800, '2016-07-22') ; أمثلة على قواعد البيانات والجداول إليك بعض الأمثلة التوضيحية عن قواعد البيانات. قاعدة بيانات متجر السيارات سوف نستعرض في المثال التالي قاعدة بيانات لمتجر يبيع السيارات، سنخزّن في القاعدة قوائم تضمّ الأقسام والموظفين والعملاء وسيارات العملاء. وسنستخدم المفاتيح الخارجية (foreign keys) لإنشاء علاقات بين مختلف الجداول. هذا تطبيق حي للمثال: العلاقات بين الجداول يضم كل قسم 0 موظف أو أكثر، ولكل موظف مدير واحد أو أكثر، وقد يكون لكل عميل 0 سيارة أو أكثر الجدول Departments: Id Name 1 HR 2 Sales 3 Tech لننشئ الجدول عبر SQL: CREATE TABLE Departments ( Id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, Name VARCHAR(25) NOT NULL, PRIMARY KEY(Id) ); INSERT INTO Departments ([Id], [Name]) VALUES (1, 'HR'), (2, 'Sales'), (3, 'Tech') ; الجدول Employees: Id FName LName PhoneNumber ManagerId DepartmentId Salary HireDate 1 James Smith 1234567890 NULL 1 1000 01-01-2002 2 John Johnson 2468101214 1 1 400 23-03-2005 3 Michael Williams 1357911131 1 2 600 12-05-2009 4 Johnathon Smith 1212121212 2 1 500 24-07-2016 لننشئ الجدول: CREATE TABLE Employees ( Id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, FName VARCHAR(35) NOT NULL, LName VARCHAR(35) NOT NULL, PhoneNumber VARCHAR(11), ManagerId INT, DepartmentId INT NOT NULL, Salary INT NOT NULL, HireDate DATETIME NOT NULL, PRIMARY KEY(Id), FOREIGN KEY (ManagerId) REFERENCES Employees(Id), FOREIGN KEY (DepartmentId) REFERENCES Departments(Id) ); INSERT INTO Employees ([Id], [FName], [LName], [PhoneNumber], [ManagerId], [DepartmentId], [Salary], [HireDate]) VALUES (1, 'James', 'Smith', 1234567890, NULL, 1, 1000, '01-01-2002'), (2, 'John', 'Johnson', 2468101214, '1', 1, 400, '23-03-2005'), (3, 'Michael', 'Williams', 1357911131, '1', 2, 600, '12-05-2009'), (4, 'Johnathon', 'Smith', 1212121212, '2', 1, 500, '24-07-2016') الجدول Customers: Id FName LName Email PhoneNumber PreferredContact 1 William Jones william.jones@example.com 3347927472 PHONE 2 David Miller dmiller@example.net 2137921892 EMAIL 3 Richard Davis richard0123@example.com NULL EMAIL لننشئ الجدول: CREATE TABLE Customers ( Id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, FName VARCHAR(35) NOT NULL, LName VARCHAR(35) NOT NULL, Email varchar(100) NOT NULL, PhoneNumber VARCHAR(11), PreferredContact VARCHAR(5) NOT NULL, PRIMARY KEY(Id) ); INSERT INTO Customers ([Id], [FName], [LName], [Email], [PhoneNumber], [PreferredContact]) VALUES (1, 'William', 'Jones', 'william.jones@example.com', '3347927472', 'PHONE'), (2, 'David', 'Miller', 'dmiller@example.net', '2137921892', 'EMAIL'), (3, 'Richard', 'Davis', 'richard0123@example.com', NULL, 'EMAIL') ; الجدول Cars: Id CustomerId EmployeeId Model Status Total Cost 1 1 2 Ford F-150 READY 230 2 1 2 Ford F-150 READY 200 3 2 1 Ford Mustang WAITING 100 4 3 3 Toyota Prius WORKING 1254 تعليمات SQL لإنشاء الجدول: CREATE TABLE Cars ( Id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, CustomerId INT NOT NULL, EmployeeId INT NOT NULL, Model varchar(50) NOT NULL, Status varchar(25) NOT NULL, TotalCost INT NOT NULL, PRIMARY KEY(Id), FOREIGN KEY (CustomerId) REFERENCES Customers(Id), FOREIGN KEY (EmployeeId) REFERENCES Employees(Id) ); INSERT INTO Cars ([Id], [CustomerId], [EmployeeId], [Model], [Status], [TotalCost]) VALUES ('1', '1', '2', 'Ford F-150', 'READY', '230'), ('2', '1', '2', 'Ford F-150', 'READY', '200'), ('3', '2', '1', 'Ford Mustang', 'WAITING', '100'), ('4', '3', '3', 'Toyota Prius', 'WORKING', '1254') ; قاعدة بيانات المكتبة سننشئ في هذا المثال قاعدة بيانات خاصة بمكتبة، ستحتوي القاعدة على جداول لتخزين المؤلفين والكتب والكتاب. هنا تجد مثالًا حيًّا للقاعدة. يُعرف جدولَا المؤلفين والكتب بالجداول الأساسية (base tables)، لأنهما يحتويان على تعريف العمود، وكذا البيانات الخاصة بالكيانات الفعلية في النموذج العلائقي (relational model). ويُعرف الجدول BookAuthors باسم جدول العلاقة (relationship table)، لأنّه يحدّد العلاقة بين جدول الكتب Books والمؤلفين Authors. العلاقات بين الجداول يمكن أن يكون لكل مؤلف كتاب واحد أو أكثر. كل كتاب يمكن أن يكون له مؤلف واحد أو أكثر الجدول Authors (عرض الجدول): Id Name Country 1 J.D. Salinger USA 2 F. Scott. Fitzgerald USA 3 Jane Austen UK 4 Scott Hanselman USA 5 Jason N. Gaylord USA 6 Pranav Rastogi India 7 Todd Miranda USA 8 Christian Wenz USA لننشئ الجدول الآن: CREATE TABLE Authors ( Id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, Name VARCHAR(70) NOT NULL, Country VARCHAR(100) NOT NULL, PRIMARY KEY(Id) ); INSERT INTO Authors (Name, Country) VALUES ('J.D. Salinger', 'USA'), ('F. Scott. Fitzgerald', 'USA'), ('Jane Austen', 'UK'), ('Scott Hanselman', 'USA'), ('Jason N. Gaylord', 'USA'), ('Pranav Rastogi', 'India'), ('Todd Miranda', 'USA'), ('Christian Wenz', 'USA') ; الجدول Books ( عرض الجدول): Id Title 1 The Catcher in the Rye 2 Nine Stories 3 Franny and Zooey 4 The Great Gatsby 5 Tender id the Night 6 Pride and Prejudice 7 Professional ASP.NET 4.5 in C# and VB عبارات SQL لإنشاء الجدول: CREATE TABLE Books ( Id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, Title VARCHAR(50) NOT NULL, PRIMARY KEY(Id) ); INSERT INTO Books (Id, Title) VALUES (1, 'The Catcher in the Rye'), (2, 'Nine Stories'), (3, 'Franny and Zooey'), (4, 'The Great Gatsby'), (5, 'Tender id the Night'), (6, 'Pride and Prejudice'), (7, 'Professional ASP.NET 4.5 in C# and VB') ; الجدول BooksAuthors (عرض الجدول): BookId AuthorId 1 1 2 1 3 1 4 2 5 2 6 3 7 4 7 5 7 6 7 7 7 8 تعليمات SQL لإنشاء الجدول: CREATE TABLE BooksAuthors ( AuthorId INT NOT NULL, BookId INT NOT NULL, FOREIGN KEY (AuthorId) REFERENCES Authors(Id), FOREIGN KEY (BookId) REFERENCES Books(Id) ); INSERT INTO BooksAuthors (BookId, AuthorId) VALUES (1, 1), (2, 1), (3, 1), (4, 2), (5, 2), (6, 3), (7, 4), (7, 5), (7, 6), (7, 7), (7, 8) ; الآن، إن أردت عرض جميع المؤلفين، فاكتب ما يلي (عرض المثال الحي): SELECT * FROM Authors; عرض جميع عناوين الكتب (عرض مثال حي): SELECT * FROM Books; عرض جميع الكتب ومؤلفيها (عرض مثال حي): SELECT ba.AuthorId, a.Name AuthorName, ba.BookId, b.Title BookTitle FROM BooksAuthors ba INNER JOIN Authors a ON a.id = ba.authorid INNER JOIN Books b ON b.id = ba.bookid ; جدول الدول سننشئ في هذا المثال جدولًا للبلدان. يُستخدم جدول البلدان في العديد من المجالات، وخاصة في التطبيقات المالية التي تشمل العملات وأسعار الصرف. هذا مثال حي. تطلب بعض البرمجيات الخاصة بتحليل الأسواق مثل بلومبرج ورويترز أن تعطيهم رمزًا مؤلفًا من حرفين أو ثلاث يمثل الدولة، إلى جانب رمز العملة. يحتوي الجدول التالي على عمود يحتوي رموز ‎ISO‎ المؤلفة من حرفين، وكذلك على عمود يحتوي رموز ‎ISO3‎ المكونة من 3 أحرف، والتي تمثل الدول. الجدول Countries (عرض الجدول): Id ISO ISO3 ISONumeric CountryName Capital ContinentCode CurrencyCode 1 AU AUS 36 Australia Canberra OC AUD 2 DE DEU 276 Germany Berlin EU EUR 2 IN IND 356 India New Delhi AS INR 3 LA LAO 418 Laos Vientiane AS LAK 4 US USA 840 United States Washington NA USD 5 ZW ZWE 716 Zimbabwe Harare AF ZWL لننشئ جدول الدول في SQL: CREATE TABLE Countries ( Id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT, ISO VARCHAR(2) NOT NULL, ISO3 VARCHAR(3) NOT NULL, ISONumeric INT NOT NULL, CountryName VARCHAR(64) NOT NULL, Capital VARCHAR(64) NOT NULL, ContinentCode VARCHAR(2) NOT NULL, CurrencyCode VARCHAR(3) NOT NULL, PRIMARY KEY(Id) ) ; INSERT INTO Countries (ISO, ISO3, ISONumeric, CountryName, Capital, ContinentCode, CurrencyCode) VALUES ('AU', 'AUS', 36, 'Australia', 'Canberra', 'OC', 'AUD'), ('DE', 'DEU', 276, 'Germany', 'Berlin', 'EU', 'EUR'), ('IN', 'IND', 356, 'India', 'New Delhi', 'AS', 'INR'), ('LA', 'LAO', 418, 'Laos', 'Vientiane', 'AS', 'LAK'), ('US', 'USA', 840, 'United States', 'Washington', 'NA', 'USD'), ('ZW', 'ZWE', 716, 'Zimbabwe', 'Harare', 'AF', 'ZWL') ; ترجمة -وبتصرّف- للفصول الخمسة الأولى من الكتاب SQL Notes for Professionals
  5. تصفير البت الأيمن (Rightmost set bit) ملاحظة: المقصود بتصفير بت أي جعل قيمته 0، والمقصود بتعيين قيمة بت أي جعل قيمته 1. معالجة البتات وفق أسلوب لغة C template < typename T > T rightmostSetBitRemoved(T n) { // وما بعدها c++11 لأجل // static_assert(std::is_integral<T>::value && !std::is_signed<T>::value, "type should //be unsigned"); return n & (n - 1); } تفسير المثال إذا كان n يساوي الصفر، فسنحصل على ‎0‎ & 0xFF..FF والتي تساوي صفرًا. وإن كان غير ذلك فيمكن كتابة n على الصورة 0bxxxxxx10..00، ومن ثم سيُكتب n - 1 على الصورة 0bxxxxxx011..11. وهكذا، فإنّ n & (n - 1)‎ ستساوي 0bxxxxxx000..00. ضبط كل البتات إلى القيمة 1 (Set all bits) معالجة البتات وفق أسلوب لغة C x = -1; // -1 == 1111 1111 ... 1111b (انظر هذه الصفحة الأجنبية للمزيد من التفاصيل). استخدام std::bitset std::bitset<10> x; x.set(); // إسناد القيمة 1 إلى كل البتات تبديل قيمة بت معالجة البتات وفق أسلوب لغة C يمكن تبديل قيمة البت باستخدام معامِل XOR الثنائي (^) . // عكس قيمتها الحالية x ستصبح قيمة البت. number ^= 1LL << x; استخدام std::bitset std::bitset<4> num(std::string("0100")); num.flip(2); // num = 0000 num.flip(0); // num = 0001 num.flip(); // يبدل جميع البتّات ،num = 1110 التحقق من قيمة البت معالجة البتات وفق أسلوب لغة C يمكن الحصول على قيمة بت معيّنة في التمثيل الثنائي لعدد ما عن طريق إزاحته إلى اليمين بمقدار x - إذ x تشير إلى عدد المرات-، ثم تنفيذ عملية AND الثنائية & عليه: (number >> x) & 1LL; // تساوي 1، وإلا فسَيساوي 0 x الناتج سيساوي 1 في حال كانت البت رقم يمكن تنفيذ عملية الإزاحة اليمينية (right-shift operation) إما كإزاحة حسابية مُؤشرَّة (arithmetic signed shift) أو كإزاحة منطقية غير مؤشرة (logical unsigned shift). إن كان number في التعبير number >> x ذا نوعٍ مُؤشَّر (signed type) وله قيمة سالبة، فإنّ القيمة الناتجة تحدد وفق التطبيق (implementation-defined). وإن أردنا الحصول على قيمة تلك البت مباشرة في موضعها فيمكننا إزاحة القناع لليسار: (number & (1LL << x)); الناتج سيساوي ‎1 >> x في حال كان البت رقم 1 يساوي 1 وإلا فسيساوي الصفر. يمكننا استخدامهما كشرط لأنّ جميع القيم المخالفة للصفر تُعدُّ صحيحة. استخدام std::bitset std::bitset<4> num(std::string("0010")); bool bit_val = num.test(1); // true تساوي bit_val قيمة عدّ البتات ذات القيمة 1 تزيد الحاجة لعد البتات الموجودة في سلسلة بتية (Bitstring) في علم التشفير وغيره، وقد دُرست تلك المشكلة على نطاق واسع، والطريقة البسيطة لعدها هي المرور على البتات فرادى: // n مراكمة العدد الإجمالي للوحدات في التمثيل الثنائي للعدد unsigned value = 1234; unsigned bits = 0; for (bits = 0; value; value >>= 1) bits += value & 1; بيْد أنّ هذه الطريقة أفضل (تعتمد على إزالة البت الأيمن ذا القيمة 1): // n تراكم إجمالي عدد البتّات في التمثيل الثنائي للعدد unsigned bits = 0; for (; value; ++bits) value &= value - 1; تُنفِّذ الشيفرة أعلاه عددًا من التكرارات يكافئ عدد البتات التي تأخذ القيمة 1، لذا فهي مناسبة إن كان في value عدد قليل من البتات غير الصفرية (non-zero bits). تم اقتراح هذه الطريقة للمرة الأولى من طرف بيتر فيجنيور (Peter Wegner) في عام CACM 3/322 - 1960، وقد لقيت قبولًا وتبنيًا كثيرًا منذ ظهورها في كتاب لغة البرمجة C الذي كتبه برايان كرنيجن ودينيس ريتشي. وتتطلب تلك الطريقة 12 عملية حسابية، إحداها عملية متعددة: unsigned popcount(std::uint64_t x) { const std::uint64_t m1 = 0x5555555555555555; // binary: 0101... const std::uint64_t m2 = 0x3333333333333333; // binary: 00110011.. const std::uint64_t m4 = 0x0f0f0f0f0f0f0f0f; // binary: 0000111100001111 // وضع تعداد كل بتّيْن في هاتين البتّيْن x -= (x >> 1) & m1; // وضع تعداد كل 4 بتات في تلك البتات الأربعة x = (x & m2) + ((x >> 2) & m2); // وضع تعداد كل 8 بتات في تلك البتات الثمانية x = (x + (x >> 4)) & m4; // ... + (x<<24) + (x<<16) + (x<<8) + x البتات الثمانية على يسار return (x * h01) >> 56; } هذا النوع من التطبيق لديه أفضل سلوك للحالة الأسوأ (Worst-Case) انظر Hamming weight لمزيد من التفاصيل. يحتوي العديد من وحدات المعالجة المركزية CPUs على تعليمات محددة (مثل popcnt في x86)، ويمكن للمصرّف إنشاء دالة مخصصة (غير قياسية) مضمنة، فمثلًا في مصرّف ++g نجد التعليمة التالية‎: int __builtin_popcount (unsigned x); التحقق مما إذا كان عدد صحيح ما هو أس للعدد 2 تُعد طريقة n & (n - 1)‎ المُستعملة في مقالة إزالة بت التعيين اليمنى مفيدة لتحديد ما إذا كان عدد صحيح هو أس للرقم 2: bool power_of_2 = n && !(n & (n - 1)); لاحظ أنه بدون الجزء الأول من عملية التحقق (n &&)، فسيُعد العدد 0 أسًّا للرقم 2، وذلك خطأ. تعيين بت محدَّد معالجة البتات وفق أسلوب لغة C يمكن تعيين قيمة بت باستخدام عامل OR الثنائي (|). // x تعيين قيمة البت رقم number |= 1LL << x; استخدام std::bitset التعبير set(x)‎ أو ‎set (x, true)‎‎ يُسنِد القيمة 1 إلى البت الموجودة في الموضع x. std::bitset<5> num(std::string("01100")); num.set(0); // num = 01101 num.set(2); // 01101 يساوي num لا يزال num.set(4,true); // 11110 يساوي الآن num تصفير بت محدَّد معالجة البتات وفق مقاربة لغة C يمكن تصفير (إعطاء القيمة 0) بت محدَّد باستخدام معامِل AND الثنائي (&). // x مسح البت الموجودة عند الموضع number &= ~(1LL << x); استخدام std::bitset تصفر التعليمة reset(x)‎ أو ‎set (x, false))‎‎ يمسح البت الموجودة في الموضع x. std::bitset<5> num(std::string("01100")); num.reset(2); // 01000 يساوي الآن num num.reset(0); // 01000 يساوي الآن num num.set(3,false); // 00000 يساوي الآن num تغيير قيمة البت رقم n إلى x معالجة البتات وفق أسلوب لغة C في المثال التالي، ستضبط قيمة البت رقم n إلى القيمة 1 في حال كانت قيمة x تساوي 1 وستُصفَّر قيمتها في حال كانت قيمة x يساوي الصفر: number ^= (-x ^ number) & (1LL << n); استخدام std::bitset تعين التعليمة set(n,val)‎ يعين القيمة val للبتّة n. std::bitset<5> num(std::string("00100")); num.set(0,true); // 00101 يساوي الآن num num.set(2,false); // 00001 يساوي الآن num تطبيق على معالجة البتات: تغيير حالة الحروف أحد التطبيقات على معالجة البتات والتلاعب بها هو تحويل الحروف الأجنبية من الحالة الصغرى (Small) إلى الحالة الكبرى (Capital) أو العكس، عن طريق اختيار قناع (mask) و عملية ثنائية (bit operation) مناسبة. فمثلًا، يكون التمثيل الثنائي للحرف a هو ‎01(1)00001، وللحرف A هو 01‎(0)00001‎. لا يختلف التمثيلان السابقان إلا في البت الموجودة بين القوسين. لذا فإنّ تحويل الحرف a من الحالة الصغرى إلى الحالة الكبرى يكافئ تعيين البت الموجودة بين قوسين على القيمة 1 على النحو التالي: /**************************************** تكبير حرف صغير ======================================== a: 01100001 mask: 11011111 <-- (0xDF) 11(0)11111 :--------- a&mask: 01000001 <-- A الحرف *****************************************/ شيفرة تكبير الحرف A هي: #include <cstdio> int main() { char op1 = 'a'; // "a" الحرف int mask = 0xDF; // اختيار قناع مناسب printf("a (AND) mask = A\n"); printf("%c & 0xDF = %c\n", op1, op1 & mask); return 0; } النتيجة: $ g++ main.cpp -o test1 $ ./test1 a (AND) mask = A a & 0xDF = A حقول البتات تحزِّم حقولُ البتات (Bit fields) بُنيات C و C++‎ لتصغير حجمها، إذ تحدد عدد البتات المخصصة لأعضاء البنية، ثم يدمج المصرّف (co-mingle) البتّات. السيء في هذا هو أنك لن تستطيع تحديد عنوان حقل البتة الخاص بعضو معين من البنية لأن المصرّف يدمجهما معًا. كذلك فإن الدالة sizeof()‎ غير مسموح بها. أحد الجوانب السلبية الأخرى، هو أنّ الدخول إلى حقول البتات بطيء بسبب الحاجة لاسترجاع الذاكرة ثم تطبيق العمليات الثنائية لاستخراج أو تعديل قيم الأعضاء. قد تزيد هذه العمليات أيضًا في حجم البرنامج التنفيذي (executable). إليك المثال التالي لتوضيح كيفية التصريح والاستخدام: struct FileAttributes { unsigned int ReadOnly: 1; unsigned int Hidden: 1; }; في هذا المثال، سيشغل كلّ حقل من هذين الحقلين بتّة واحدة في الذاكرة، وعلامة ذلك العدد 1 الموجود بعد أسماء المتغيّرات. يمكن أن يكون حقل البتات من أيّ نوع عددي صحيح (من ‎8-bit int وحتى ‎64-bit‎ int‎). يُستحسن استخدام النوع unsigned، وإلا فقد تحصل على نتائج غير متوقعة. إذا كانت هناك حاجة إلى المزيد من البتات، فاستبدل "1" بعدد البتات المطلوب. مثلًا: struct Date { unsigned int Year: 13; // 2^13 = 8192 unsigned int Month: 4; // 2^4 = 16 unsigned int Day: 5; // 32 }; البنية بأكملها لن تستخدم إلا 22 بت فقط، وفي إعدادات التصريف العادية، سيكون ناتج sizeof الخاص بهذه البنية هو 4 بايتات. استخدام حقول البتات سهل جدّا، فما عليك إلا التصريح عن المتغيّر ثم استخدامه كبنية عادية. Date d; d.Year = 2016; d.Month = 7; d.Day = 22; std::cout << "Year:" << d.Year << std::endl << "Month:" << d.Month << std::endl << "Day:" << d.Day << std::endl; هذا الدرس جزء من سلسلة دروس عن C++‎. ترجمة -وبتصرّف- للفصل Chapter 6: Bit Manipulation من كتاب C++ Notes for Professionals اقرأ أيضا الدرس 5: العمليات البتية
  6. تُنفَّذ العمليات البتية (أو الثنائية) على مستوى البت من البيانات وذلك باستعمال العوامل التالية: | - عامِل OR البِتِّي (Bitwise OR) إليك المثال التالي: int a = 5; // 0101b (0x05) int b = 12; // 1100b (0x0C) int c = a | b; // 1101b (0x0D) std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << ", c = " << c << std::endl; يكون ناتج الشيفرة السابقة هو: a = 5, b = 12, c = 13 وسبب ذلك أن عامِل OR يعمل على مستوى البِتّْ (bit level)، ويستخدم جدول الصحة البوليني أو المنطقي (Boolean Truth Table) التالي: true OR true = true true OR false = true false OR false = false عندما يُطبق عامل OR على القيمتين البتّيّتين ‎a ‎ (أي 0101)‎ و ‎b ‎ (أي 1100)‎ ، سنحصل على القيمة البتّيّة 1101: int a = 0 1 0 1 int b = 1 1 0 0 | --------- int c = 1 1 0 1 لا يغير عامِل OR القيم الأصلية للمعامَلات إلا في حالة استخدام عامِل الإسناد البِتِّي المركَّب =| (Bitwise Assignment Compound Operator) لإسناد تغيير تلك القيم: int a = 5; // 0101b (0x05) a |= 12; // a = 0101b | 1101b ^ - عامل XOR البِتِّي (Bitwise XOR) إليك المثال التالي: int a = 5; // 0101b (0x05) int b = 9; // 1001b (0x09) int c = a ^ b; // 1100b (0x0C) std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << ", c = " << c << std::endl; يكون ناتج الشيفرة السابقة: a = 5, b = 9, c = 12 وسبب ذلك أن عامِل XOR يعمل على مستوى البِتّْ (bit level)، ويستخدم جدول الصحة البولياني التالي: true OR true = false true OR false = true false OR false = false لاحظ أنه في عملية XOR، يكون لدينا true XOR true = false، على خلاف العمليتين AND و OR، إذ تحققان: true AND/OR true = true، وذلك هو وصف الطبيعة الحصرية لعملية XOR. عندما يُطبّق عامِل XOR على القيمتين البتّيّتين ‎a ‎ (أي 0101)‎ و ‎b ‎ (أي 1001)‎ ، سنحصل على القيمة البتّيّة 1101: int a = 0 1 0 1 int b = 1 0 0 1 ^ --------- int c = 1 1 0 0 لا يغير عامِل XOR القيم الأصلية للمعامَلات إلا في حالة استخدام عامِل الإسناد البِتِّي المركَّب =^ (Bitwise Assignment Compound Operator) لإسناد تغيير تلك القيم: int a = 5; // 0101b (0x05) a ^= 9; // a = 0101b ^ 1001b يمكن استخدام عامِل XOR بعدة طرق، وغالبًا ما يُستخدَم في عمليات البتات المُقنّعة (bit mask operations) لتشفير البيانات وضغطها. لاحظ أن المثال التالي توضيحي، ولا ينبغي أن يُستخدم في الشيفرة النهائية (هناك طرق أفضل لتحقيق نفس النتيجة، مثل std::swap()‎). تستطيع استخدام عملية XOR لمبادلة متغيرين: int a = 42; int b = 64; // XOR المبادلة عبر a ^= b; b ^= a; a ^= b; std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << "\n"; لإنجاز هذا، تحتاج إلى التحقق من إمكانية استخدامه. void doXORSwap(int & a, int & b) { // ينبغي إضافة عبارة للتحقق من أنك لا تبادل المتغير مع نفسه // وإلا ستجعل القيمة صفرية if ( & a != & b) { // XOR مبادلة a ^= b; b ^= a; a ^= b; } } ورغم أنها تبدو طريقة مناسبة للعزل إلا أنها ليست مفيدة في شيفرة الإنتاج، ذلك أن xor ليس عملية منطقية أساسية، بل مزيج من عمليات أخرى: a^c=~(a&c)&(a|c)‎. كذلك ، فإن المُصرفات التي صدرت بعد 2015 أتاحت إسناد قيم ثنائية إلى المتغيرات: int cn=0b0111; & - عامل AND البتّيّ إليك المثال التالي: int a = 6; // 0110b (0x06) int b = 10; // 1010b (0x0A) int c = a & b; // 0010b (0x02) std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << ", c = " << c << std::endl; يكون ناتج الشيفرة السابقة: a = 6, b = 10, c = 2 وسبب ذلك أن عامل AND يعمل على مستوى البت، ويستخدم جدول الصحة البوليني التالي: TRUE AND TRUE = TRUE TRUE AND FALSE = FALSE FALSE AND FALSE = FALSE عندما يُطبق عامِل AND على القيمتين البتّيّتين ‎a ‎ (أي 0110)‎ و ‎b ‎ (أي 1010)‎ ، سنحصل على القيمة البتّيّة 0010: int a = 0 1 1 0 int b = 1 0 1 0 & --------- int c = 0 0 1 0 لا يغير عامِل AND قيمة المعامَل الأصلي إلا عند استخدام عامِل الإسناد البِتِّي المركب ‎&=‎: int a = 5; // 0101b (0x05) a &= 10; // a = 0101b & 1010b << - عملية الإزاحة اليسارية (left shift) إليك المثال التالي: int a = 1; // 0001b int b = a << 1; // 0010b std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << std::endl; يكون ناتج ذلك هو: a = 1, b = 2 وتفسير ذلك أن عامِل الإزاحة اليساري يزيح بتَّات القيمة الموجودة على الجانب الأيسر (a) بالعدد المحدد على اليمين (1)، مع ملأ البتات الأقل أهمية (least significant bits) بأصفار، فمثلًا في حال إزاحة قيمة العدد 5 (تمثيله الثنائي 0000 0101) إلى اليسار أربعة منازل (على سبيل المثال ‎5 <<‎4)، سوف نحصل على القيمة 80 (تمثيلها الثنائي 0101 0000). قد تلاحظ أنّ إزاحة قيمة إلى اليسار بمنزلة واحدة يكافئ ضرب تلك القيمة بالعدد 2، على سبيل المثال: int a = 7; while (a < 200) { std::cout << "a = " << a << std::endl; a <<= 1; } a = 7; while (a < 200) { std::cout << "a = " << a << std::endl; a *= 2; } ولكن تجدر الإشارة إلى أنّ عملية الإزاحة اليسارية سوف تزيح جميع البتات إلى اليسار، بما في ذلك بتّ الإشارة، انظر إلى المثال التالي: int a = 2147483647; // 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 int b = a << 1; // 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << std::endl; سيكون الناتج: a = 2147483647, b = -2 وفي حين أنّ بعض المُصرِّفات ستعيد نتائج قد تبدو متوقعة غير أنه يجب ملاحظة أن إزاحة عددٍ ذا إشارة (signed number) بحيث تتأثر بتة الإشارة (sign bit)، فستكون النتيجة غير محددة (undefined). كذلك في حال كان عدد البتات التي ترغب في إزاحتها عددًا سالبًا، أو كان أكبر من عدد البتات التي يمكن أن يحملها النوع الموجود على اليسار، انظر: int a = 1; int b = a << -1; // سلوك غير محدد char c = a << 20; // سلوك غير محدد لا تغير الإزاحة البتّيّة اليسارية قيمة المعامَلات إلا في حال استخدام عامِل الإسناد البِتِّي المركب ‎<<=‎: int a = 5; // 0101b a <<= 1; // a = a << 1; >> - الإزاحة اليمينية (right shift) إليك المثال التالي: int a = 2; // 0010b int b = a >> 1; // 0001b std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << std::endl; سيكون الناتج: a = 2, b = 1 وتفسير ذلك أن عامِل الإزاحة اليميني يزيح بتِّات القيمة الموجودة على الجانب الأيسر (a) بالعدد المحدد على اليمين (1)؛ وتجدر الإشارة إلى أنه رغم أنّ عملية الإزاحة اليمينية قياسية، فإنّ ما يحدث لبتات الإزاحة اليمينية في الأعداد السالبة ذات الإشارة (signed negative number) يختلف بحسب الاستخدام، ومن ثم لا يمكن ضمان كونها قابلة للنقل (portable)، انظر: int a = -2; int b = a >> 1; // على المصرّف b تعتمد قيمة كذلك سيكون ذلك السلوك غير محدد إن كان عدد البتات التي ترغب في إزاحتها سالبًا، على سبيل المثال: int a = 1; int b = a >> -1; // سلوك غير محدد لا يغيّر عامل الإزاحة اليميني قيمة المعامَل الأصلي إلا في حال استخدام عامِل الإسناد البِتِّي المركب ‎>>=‎: int a = 2; // 0010b a >>= 1; // a = a >> 1; هذا الدرس جزء من سلسلة دروس عن C++‎. ترجمة -وبتصرّف- للفصل Chapter 5: Bit Operators من كتاب C++ Notes for Professionals اقرأ أيضا الدرس 6: معالجة البتات والتلاعب بها الدرس 4: حسابيّات الأعداد العشرية
  7. يفترض كثير من المبرمجين خطأً أن الشيفرة التالية ستعمل كما هو مخطط لها: float total = 0; for (float a = 0; a != 2; a += 0.01f) { total += a; } إذ يفترض المبرمج المبتدئ أن تلك الشيفرة ستجمع كل الأعداد الموجودة في النطاق المحصور بين 0، 0.01، 0.02، 0.03، … ، 1.97، 1.98، 1.99، للحصول في النهاية على 199 كنتيجة، وهي الإجابة الصحيحة. لكن لا يحدث ذلك لسببين: لن ينتهي البرنامج أبدًا بهيئته الحالية، لأنّ a لن تساوي أبدًا القيمة 2، والحلقة التكرارية لن تنتهي. إذا عدّلنا شرط الحلقة التكرارية وجعلناه a < 2، فإنّ الحلقة التكرارية ستنتهي، لكن الإجمالي سيكون شيئًا غير 199 التي نريدها، وعلى الأغلب ستحصل على 201 على الأجهزة المتوافقة مع معيار IEEE754. سبب حدوث ذلك هو أنّ الأعداد العشرية (Floating Point Numbers) تمثِّل القيم بشكل تقريبي وحسب. كما في المثال التالي: double a = 0.1; double b = 0.2; double c = 0.3; if (a + b == c) // IEEE754 لن يُطبع هذا على الأجهزة المتوافقة مع std::cout << "This Computer is Magic!" << std::endl; else std::cout << "This Computer is pretty normal, all things considered." << std::endl; برغم أننا كمبرمجين نرى ثلاثة أعداد مكتوبة وفق النظام العشري، إلا أن المصرِّف (Compiler) -والحاسوب الذي يعمل عليه- لا يرى إلا أرقامًا ثنائية، لذا يجب أن تخزَّن تلك الأعداد في صيغ تقريبية غير دقيقة كما في حالة العدد 1/3 إذ يخزن على الصورة 0.3333333333 في النظام العشري، وذلك لأن 0.1 و 0.2 و 0.3 تتطلب قسمة تامة على 10، وهذا يسير في النظام العشري لكنه مستحيل في النظام الثنائي. // الأعداد العشرية في نظام 64-بت لديها 53 خانة رقمية، بما في ذلك الجزء الصحيح من العدد double a = 0011111110111001100110011001100110011001100110011001100110011010; // تمثيل تقريبي للعدد 0.1 double b = 0011111111001001100110011001100110011001100110011001100110011010; // تمثيل تقريبي للعدد 0.2 double c = 0011111111010011001100110011001100110011001100110011001100110011; // تمثيل تقريبي للعدد 0.3 double a + b = 0011111111010011001100110011001100110011001100110011001100110100; // 0.3 لاحظ أن هذا العدد لا يساوي هذا الدرس جزء من سلسلة دروس عن C++‎. ترجمة -وبتصرّف- للفصل Chapter 4: Floating Point Arithmetic من كتاب C++ Notes for Professionals اقرأ أيضًا الدرس 5: العمليات البتِّيّة (Bit Operators) الدرس 3: أسبقية العمليات
  8. العمليات المنطقية العامل المنطقي && له الأسبقية على ||، وذلك يعني أن الأقواس توضع لتقييم ما سيتم تقييمه مع غيره، وتستخدم C++‎ تقييم الدارة القصيرة (short-circuit evaluation) في تقييم && و || من أجل تجنّب إجراء العمليات غير الضرورية. أيضًا، إذا أعاد الجانب الأيسر من || القيمة true، فلن تكون هناك حاجة إلى تقييم الجانب الأيمن. في المثال التالي، سنقيّم ثلاثة قيم منطقية بالعامِليْن || و && من أجل توضيح الأسبقية، لا تعني الأسبقية أن && ستقيَّم أولًا وإنما توضح أين ستوضع الأقواس: #include <iostream> #include <string> using namespace std; bool True(string id) { cout << "True" << id << endl; return true; } bool False(string id) { cout << "False" << id << endl; return false; } int main() { bool result; // حالة 1 result = False("A") || False("B") && False("C"); // eq. False("A") || (False("B") && False("C")) //FalseA //FalseB // حالة 2 result = True("A") || False("B") && False("C"); // eq. True("A") || (False("B") && False("C")) cout << result << " :=====================" << endl; //TrueA } في تقييم الدارة القصيرة، يجري تخطي C في الحالة الأولى، فبما أن A خطأ فيجب تقييم الجانب الأيمن من العامِل ||؛ تكون B خطأ أيضًا، لذا ليس هنالك حاجة إلى تقييم C مهما كان تقييمها سواءً خطأ False أم صحيح True. في الحالة الثانية، يجري تخطي B و C وفقًا لتقييم الدارة القصيرة، إذ قيمة A هي True صحيحة فلا داع لتقييم الجانب الأيمن من المعامل ||. إن كان للعامِل || أسبقية على && فإن التقييم المكافئ يكون: (True("A") || False("B")) && False("C") والذي سيطبع TrueA للجزء الأول الموضوع بين أقواس والذي سيتخطى B فقط آنذاك في تقييم الدارة القصيرة ولكن بوجود العامل && في الطرف الأيمن من الأقواس، ستكون النتيجة النهائية FalseC. بما أنّ الأقواس موضوعة بشكل مختلف، فإنّ الأجزاء التي ستُقيّم ستكون مختلفة ما يجعل النتيجة النهائية في هذه الحالة هي False، لأن تقييم C هو False. العاملان AND و OR لهما الأسبقية المعتادة في C++‎، أي أنّ AND تسبق OR دومًا. // يمكنك القيادة برخصة أجنبية لستِّين يوما bool can_drive = has_domestic_license || has_foreign_license && num_days <= 60; هذه الشيفرة مكافئة لما يلي: // يمكنك القيادة برخصة أجنبية لستّين يوما bool can_drive = has_domestic_license || (has_foreign_license && num_days <= 60); لا تؤدي إضافة الأقواس إلى تغيير السلوك، ولكنها تحسّن إمكانية القراءة، وترفع اللُّبس عن نية كاتب الشيفرة. العمليات الأحادية تُطبَّق العمليات الأحادية على الكائن الذي استُدعيت عليه وسميت أحادية لأن العملية تطبَّق على طرف واحد فقط باستعمال عامل أحادي (Unary Operator)، ولها أسبقية عالية أي تأخذ الأولوية دومًا ضمن المعاملات. عند استخدام العامِل الأحادي بعد الكائن -أي postfix-، فلن يُتَّخذ إجراء إلا بعد تقييم العملية بأكملها، وهذا مفيد في بعض العمليات الحسابية. إليك المثال التالي: int a = 1; ++a; // 2 a--; // 1 int minusa = -a; // -1 bool b = true; !b; // true a = 4; int c = a++/2; // 4 / 2 = 2 cout << a << endl; // 5 int d = ++a / 2; // 6 / 2 = 3 int arr[4] = {1,2,3,4}; إليك مثال آخر أكثر تتعقيدًا حول تطبيق عملية أحادية باستعمال العامل ++ على المؤشرات: int arr[4] = {1,2,3,4}; int * ptr1 = & arr[0]; int * ptr2 = ptr1++; std::cout << * ptr1++ << std::endl; // 2 // قبل زيادته arr[0] الحصول على قيمة العنصر int e = arr[0]++; std::cout << e << std::endl; // 1 std::cout << * ptr2 << std::endl; // 2 يشير المؤشر ptr1 إلى عنوان [arr[0 والتي تخزن القيمة 1 بينما يشير المؤشر ptr2 إلى المؤشر prt1 ثم يزيد من قيمة الأخير مقدار 1 ليشير بذلك إلى العنصر [arr[1. العمليات الحسابية العمليات الحسابية في C++‎ لها نفس الأسبقية التي لها في الرياضيات. فعمليتا الضرب والقسمة لهما تجميع يساري (left associativity) -بمعنى أنهما تُقيَّمان من اليسار إلى اليمين-، ولهما أسبقية أعلى من الجمع والطرح، واللتان لهما تجميع يساري كذلك. كما يمكننا أيضًا التحكم في أسبقية التعابير باستخدام الأقواس () كما نفعل في الرياضيات العادية. إليك المثال التالي: // 4 pi R^3 - 4 pi r^3 = حجم السطح الكروي double vol = 4.0 * pi * R * R * R / 3.0 - 4.0 * pi * r * r * r / 3.0; // الإضافة int a = 2 + 4 / 2; // = 2+(4/2) = 4 int b = (3 + 3) / 2; // = (3+3)/2 = 3 // مع الضرب int c = 3 + 4 / 2 * 6; // = 3+((4/2)*6) = 15 int d = 3 * (3 + 6) / 9; // = (3*(3+6))/9 = 3 // القسمة والباقي int g = 3 - 3 % 1; // = 3 % 1 = 0 3 - 0 = 3 int h = 3 - (3 % 1); // = 3 % 1 = 0 3 - 0 = 3 int i = 3 - 3 / 1 % 3; // = 3 / 1 = 3 3 % 3 = 0 3 - 0 = 3 int l = 3 - (3 / 1) % 3; // = 3 / 1 = 3 3 % 3 = 0 3 - 0 = 3 int m = 3 - (3 / (1 % 3)); // = 1 % 3 = 1 3 / 1 = 3 3 - 3 = 0 هذا الدرس جزء من سلسلة دروس عن C++‎. ترجمة -وبتصرّف- للفصل Chapter 3: operator precedence من كتاب C++ Notes for Professionals اقرأ أيضا الدرس 4: حسابيات الأعداد العشرية الدرس 2: القيم مصنَّفة النوع
  9. القيم مصنَّفة النوع (Literals) هي عبارات تدل على ثابت تشير صياغته المحرفية إلى نوعه وقيمته، فمثلًا 42 هي قيمة مصنَّفة النوع بينما x ليست كذلك لأنك تحتاج إلى أن تنظر إلى تصريحها (declaration) لتعرف نوعها وتطالع الأسطر السابقة من الشيفرة لتعرف قيمتها. غير أن C++11 أتاحت للمستخدم إضافة قيم مصنَّفة النوع (User-Defined Literals)، وتُستخدم كاختصار لاستدعاءات الدوال. سنستَعرض في هذا الدرس بعض القيم مصنَّفة النوع في C++‎، بدءًا بالقيمة this، ثم نستعرض بقية القيم في الأقسام التالية. الكلمة المفتاحية this تشير الكلمة المفتاحية this داخل دالة تابعة (member function) إلى نسخة من الصنف التي استدعيّت الدالة عليها، ولا يمكن استخدامها -أي this- في دالة تابعة ساكنة (static member function). struct S { int x; S & operator = (const S & other) { x = other.x; // تعيد مرجعًا إلى الكائن الذي أسندَت إليه return *this; } }; يعتمد نوع ‎this‎ على خاصية التأهيل الخاص بالتابع -سواء التأهيل المتطاير volatile أو الثابت constant- (بالإنجليزية اختصارًا: cv-qualification). فمثلًا، إن كان التابع ‎X::f‎ ثابتًا (‎const‎)، فإنّ نوع ‎this‎ داخل ‎f‎ سيكون مؤشرًا ثابتًا إلى ‎X‎ (أي ‎‎‎const X*‎‎)، لذلك لا يمكن استخدام ‎this‎ لتعديل الحقول غير الساكنة (non-static data members) من داخل دالة const تابعة. وبالمثل، يكتسب ‎this‎ التأهيل المتطاير (volatile qualification) من الدالة التي يظهر فيها. الإصدار ≥ C++11 يمكن أيضًا استخدام ‎this‎ في المُهيِّئ المعقوص (brace-or-equal-initializer) للحقول غير الساكنة. struct S; struct T { T(const S * s); // ... }; struct S { // ... T t { this }; }; ‎this‎ عبارة عن قيمة يمينيّة (rvalue)، أي أنّها تعبير لا يمكن أن يكون إلا في الطرف الأيمن من أيّ عملية إسناد (assignment)، لذلك لا يمكن إسناد قيمة لها. الأعداد الصحيحة قيمةً ونوعًا (Integer literal) تأخذ صياغة العدد الصحيح أحد الأشكال التالية: نوع عشري (decimal-literal): وهو عدد مؤلف من رقم عشري يخالف الصفر (1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9)، متبوعًا برقم عشريّ واحد أو أكثر (0، 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9)، مثلًا: int d = 42;‎ نوع ثماني (octal-literal): وهو عدد يبدأ بالرقم صفر (0) متبوعًا برقم ثُمانيّ (octal) واحد أو أكثر (0، 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7)، مثلًا: int o = 052; نوع ست عشري (hex-literal): وهو تسلسل الأحرف 0x أو 0X متبوعًا برقم واحد أو أكثر من الأرقام الست عشرية (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, a, A, b, B, c, C, d, D, e, E, f, F)، مثلًا: int x = 0x2a; int X = 0X2A;‎ نوع ثنائي (binary-literal): (منذ C ++ 14) هو تسلسل الأحرف 0b أو 0B متبوعًا برقم ثنائي واحد أو أكثر (0، 1)، مثلا: int b = 0b101010;‎ الأعداد الصحيحة الملحوقة غير المؤشّرة (unsigned-suffix)، قد تحتوي على أحد أو كلا الأمرين التاليين -قد يظهرا بدون ترتيب محدد في حالة وجودهما معًا: الأعداد الملحوقة غير المُؤشرة (unsigned-suffix): هي أعداد ملحوقة بالحرف u أو U، مثلا: unsigned int u_1 = 42u;‎ الأعداد الملحوقة الطويلة (long-suffix): هي أعداد ملحوقة بالحرف l أو L، أو الأعداد الملحوقة الطويلة المزدوجة (long-long-suffix)، وهي أعداد ملحوقة بالحرفين ll أو الحرفين LL (منذ C++11‎) تأخذ المتغيرات التالية نفس القيمة: unsigned long long l1 = 18446744073709550592ull; // C++11 unsigned long long l2 = 18'446'744'073'709'550'592llu; // C++14 unsigned long long l3 = 1844'6744'0737'0955'0592uLL; // C++14 unsigned long long l4 = 184467'440737'0'95505'92LLU; // C++14 ملاحظات الأحرف الموجودة في الأعداد الصحيحة غير حساسة للحالة (case-insensitive): فتمثل الصيغتان 0xDeAdBaBeU و 0XdeadBABEu نفس العدد (الاستثناء الوحيد هو الأعداد الملحوقة الطويلة المزدوجة، والتي يمكن أن تكون إما ll أو LL، ولكن ليس lL أو Ll). لا توجد صياغة لأعداد سالبة، فمثلًا تطبق تعابير مثل ‎-1 عامل السالب الأحادي (unary minus operator) على القيمة المُمثّلة بالقيمة مصنفَّة النوع (Literal)، والتي قد تتضمن تحويلات ضمنية للنوع (implicit type conversions). في إصدارات C السابقة للإصدار C99 (ولكن ليس في C++‎)، يُسمح للقيم العشرية غير الملحوقة (unsuffixed decimal) من غير النوع long int أن تكون من النوع unsigned long int (عدد صحيح طويل عديم الإشارة). تتصرف جميع الثوابت الصحيحة المؤشَّرة (signed integer constants) عند استخدامها في التعبيرات الشرطية -مثل ‎#if أو ‎#elif- كما لو كانت من النوع std::intmax_t، فيما تتصرف الثوابت الصحيحة غير المؤشرة كما لو كانت من النوع std::uintmax_t. القيم المنطقية الكلمة المفتاحية true true هي كلمة مفتاحية تمثّل إحدى القيمتين المنطقيّتين المُمكنَتين للنوع ‎bool‎. bool ok = true; if (!f()) { ok = false; goto end; } الكلمة المفتاحية false false هي كلمة مفتاحية تمثل إحدى القيمتين المنطقيّتين المُمكنتين للنوع ‎bool‎. bool ok = true; if (!f()) { ok = false; goto end; } الكلمة المفتاحية nullptr الإصدار ≥ C++ 11 nullptr هي كلمة مفتاحية تمثل مؤشرًا ثابتًا فارغًا (null pointer constant)، ويمكن تحويلها إلى أيّ نوع من المؤشرات (Pointers) أو المؤشرات إلى الأعضاء (pointer-to-member)، وتعيد مؤشرًا فارغًا يشير إلى النوع الناتج. Widget* p = new Widget(); delete p; p = nullptr; // تفريغ المؤشر بعد الحذف لاحظ أنّ ‎nullptr‎ ليست مؤشرًا بحد ذاتها، وإنّما هي نوع أساسي معروف باسم ‎std::nullptr_t‎. void f(int * p); template < class T > void g(T * p); void h(std::nullptr_t p); int main() { f(nullptr); // ok g(nullptr); // error h(nullptr); // ok } هذا الدرس جزء من سلسلة دروس عن C++‎. ترجمة -وبتصرّف- للفصل Chapter 2: Literals من كتاب C++ Notes for Professionals اقرأ أيضا الدرس 3: أسبقية العمليات الدرس 1: مدخل إلى C++‎
  10. مرحبا بالعالم يطبع البرنامج التالي العبارة مرحبًا بالعالم! في مجرى الخرج القياسي (standard output stream): #include <iostream> int main() { std::cout << "مرحبا بالعالم!" << std::endl; } يمكنك رؤية التجربة الحية على Coliru. تحليل البرنامج لنحلل كل جزء من شيفرة البرنامج بالتفصيل: #include <iostream> هو موجّه معالجة مسبقة (preprocessor directive)، ويتضمن محتوى iostream، وهي ترويسة ملف C++‎ القياسي (standard C++ header file). الكلمة iostream هي ترويسة ملف مكتبة قياسية (standard library header file)، وتحتوي على تعريفات مُجريَا الدخل والخرج القياسيين (standard input and output streams). هذه التعريفات مُتضمنة في فضاء الاسم std، كما هو موضح أدناه. يوفر مُجريا الدخل/الخرج القياسيين (I/O) طريقة للبرامج يمكنه عبرها جلب مدخلات من مخرجات خاصة بنظام خارجي، والذي يكون طرفية في العادة. int main() { ... } تُعرِّف هذه الشيفرة دالة جديدة باسم main تستدعى عند تنفيذ البرنامج. يجب أن تكون هناك دالة main واحدة لكل برنامج C++‎، ويجب أن تعيد دائمًا عددًا من النوع int. يمثل int نوع القيمة التي تعيدها الدالة والتي تمثل رمز الخروج (exit code) الخاص بالدالة main. البرامج ذات رمز الخروج المساوي للقيمة 0 أو EXIT_SUCCESS تُعد ناجحة من قبل النظام الذي ينفّذ ذلك البرنامج. ترتبط كل رموز الخروج الأخرى بأخطاء تحددها هي. في حال عدم استخدام التعليمة return، ستعيد الدالة main (وبالتالي البرنامج نفسه) القيمة 0 افتراضيًّا. في هذا المثال لا نحتاج إلى كتابة ;return 0. جميع الدوال الأخرى، باستثناء تلك التي تُعيد النوع void، يجب أن تُعيد قيمة بشكل صريح من النوع الذي يُفترض أن تعيده، أو لا ينبغي أن تعيد أي قيمة على الإطلاق. std::cout << "مرحبا بالعالم!" << std::endl; تطبع هذه التعليمة السلسلة النصية "مرحبا بالعالم!" في مجرى الخرج القياسي، وتتألف من الأجزاء التالية: std: هي فضاء اسم، و :: هو عامل تحليل النطاق (scope resolution operator) الذي يسمح بالبحث عن الكائنات بأسمائها ضمن فضاء الاسم. هناك العديد من فضاءات الاسم. هنا نستخدم :: لإظهار أننا نريد استخدام cout من فضاء الاسم std. لمزيد من المعلومات، ارجع إلى المقال Scope Resolution Operator في توثيق ميكروسوفت. std::cout: هو كائن مجرى الخرج القياسي (standard output)، وهو مُعرّف في iostream، ويُطبع أيّ شيء يُمرَّر إليه في مجرى الخرج القياسي (stdout). >>: هي، في هذا السياق، عامل الإدراج (stream insertion operator)، ويُسمى كذلك لأنه يدرج كائنًا في كائن المجرى (stream object). تُعرِّف المكتبة القياسية العامل >> لإدراج بعض أنواع البيانات في مجاري الخرج. تدرج التعليمة stream << content المحتوى content في المجرى stream ثم تعيد المجرى نفسه بعد تحديثه. يسمح ذلك بإجراء الإدراجات المتسلسلة، مثلًا، تطبع التعليمة std::cout << "Foo" << " Bar";‎ السلسة النصية "Foo Bar" في سطر الأوامر. "مرحبا بالعالم!": هي سلسلة نصية حرفية (character string literal). عامل الإدراج الخاص بالسلاسل النصية مُعرّف في الملف iostream. std::endl: هو كائن خاص لمعالجة مجرى I/O، وهو مُعرّف في الملف iostream. إنّ إدراج معالج في مجرى ما يغير حالة ذلك المجرى. يقوم معالج المجرى std::endl بعملين: أولًا، يدرج محرف نهاية السطر (end-of-line character)، ثم ينقل البيانات (flushes) الموجودة في المخزن المؤقت (stream buffer) الخاص بالمجرى لجعل النص يظهر في سطر الأوامر. يضمن هذا أنّ البيانات المُدرجة في المجرى ستظهر بالفعل في وحدة التحكم. (تُخزنّ بيانات المجرى عادة في مخزن مؤقت، ثم تُنقَل على دفعات، إلا إذا أمرت بنقلها فوريًا.) هناك طريقة بديلة تُجنِّب نقل البيانات من المخزن المؤقت، وهي: std::cout << "Hello World!\n"; // سطرًا جديدًا \n يمثل الفاصلة المنقوطة ;: تُخطر الفاصلة المنقوطة (;) المُصرّف (compiler) بأنّ التعليمة البرمجية قد انتهت. تتطلب كل عبارات C++‎ وتعريفات الأصناف استخدام فاصلة منقوطة في النهاية. التعليقات التعليقات هي جزء من الشيفرة يتجاهلها مصرف C++‎. تُستخدم التعليقات لتوضيح بعض الجوانب التي قد تكون غامضة بخصوص تصميم أو طريقة عمل البرنامج. هناك نوعان من التعليقات في C++‎: التعليقات السطرية (Single-Line Comments) تجعل الشرطتان المائِلتان // النص الذي يليها وحتى بداية السطر الجديد تعليقًا: int main() { // هذا تعليق سطري int a; // هذا تعليق سطري كذلك int i; // هذا أيضا تعليق سطري } التعليقات الكُتلية (Block Comments) يُستخدَم المحرفان ‎/*‎ للإعلان عن بداية تعليق كتلي، فيما يُستخدَم المحرفان ‎*/‎ للإعلان عن نهاية التعليق. يُفسَّر النص الموجود بين العبارتين على أنه تعليق، حتى لو كان النص الموجود بينهما شيفرة C++‎ صالحة. يسمى هذا النوع من التعليقات عادة تعليقات "C-style"، لأنّ صياغة هذ النوع من التعليقات موروثة من سلف C++‎، أي اللغة C: int main() { /* * هذا تعليق كتلي */ int a; } يمكنك كتابة ما تشاء في التعليقات الكتلية لكن عندما يجد المصرّف رمز نهاية التعليق‎*/‎، فإنه ينهي التعليق الكتلي: int main() { /* تعليق كتلي يمتد * على عدة أسطر * وينتهي في السطر التالي */ int a; } يمكن أيضًا أن تبدأ التعليقاتُ الكتلية وتنتهي في سطر واحد. مثلا: void SomeFunction(/* الوسيط الأول */ int a, /* الوسيط الثاني */ int b); أهمية التعليقات كما هو الحال مع جميع لغات البرمجة، توفر التعليقات العديد من الفوائد، منها: توثيق ضمني للشيفرة البرمجية لتسهيل قراءتها وصيانتها شرح الغرض من الشيفرة البرمجية ودوالها توفير تفاصيل حول تاريخ الشيفرة أو المنطق وراءها وضع حقوق الطبع والنشر/التراخيص، أو ملاحظات حول المشروع، أو شكر خاص، أو التنويه بالمساهمين، وما إلى ذلك مباشرة في الشيفرة المصدرية (source code). من جهة أخرى، فإنّ للتعليقات جانبًا سلبيًا كذلك: يجب تعديلها لتعكس أي تغييرات في الشيفرة الإفراط في إدراج التعليقات قد يؤثر سلبًا على مقروئية الشيفرة. يمكن تقليل الحاجة إلى التعليقات عبر كتابة شيفرة واضحة ومُوثقة ذاتيًا (self-documenting). أحد الأمثلة على ذلك هو استخدام أسماء توضيحية للمُتغيرات والدوال والأنواع. وتوزيع المهام المترابطة منطقيًا في دوال منفصلة. تعليق الشيفرة واختبارها أثناء التطوير، يمكن أيضًا استخدام التعليقات لتعطيل أجزاء من الشيفرة بسرعة دون حذفها. غالبًا ما يكون هذا مفيدًا في مرحلة الاختبار أو التنقيح (debugging)، ولكن ينبغي محو تلك التعليقات بعد الانتهاء. يشار إلى هذا غالبًا باسم "تعليق الشيفرة" (commenting out). بالمثل، الاحتفاظ بالإصدارات القديمة من أجزاء من الشيفرة في التعليقات لجعلها متاحة للمراجعة قد يكون مزعجًا، لأنّ ذلك يُراكم الكثير من الشيفرة غير المستخدمة، ولا يضيف قيمة تذكر موازنةً بالاطلاع على تاريخ الشيفرة عبر نظام إصدارات (versioning system). عملية التصريف القياسية في C++‎‎ تُنتَج برامج C++‎ القابلة للتنفيذ عادة بواسطة المُصرّف (compiler)، وهو برنامج يترجم الشيفرة من لغة برمجة إلى شيفرة تنفيذية تفهمها الآلة وتُنفذ على الحاسوب من قبل المستخدم النهائي. استخدام المصرّف لتصريف الشيفرة يسمى عملية التصريف (compilation process‎). ورثت C++‎ آلية التصريف من سلفها، أي اللغة C. فيما يلي قائمة توضح الخطوات الرئيسية الأربع للتصريف في C++‎: ينسخ المعالج الأولي (preprocessor) للغة C++‎ محتويات كل ملفات الترويسات (header files) المتضمنة في ملف الشيفرة المصدري، ويولد «شيفرة عملية بدل» (macro code، ويعوّض الثوابت الرمزية (symbolic constants) المعرفّة باستخدام ‎#define‎ بقِيمهما. تُصرَّف الشيفرة المصدرية الموسعة التي أُنتِجت بواسطة المعالج الأولي لـ C++‎ إلى لغة التجميع (assembly language) المناسبة لنظام التشغيل. تُصرَّف الشيفرة المجمّعة التي أُنتِجت بواسطة المصرّف إلى تعليمات مُصرّفة (object code) مناسبة لنظام التشغيل. تُربَط التعليمات المُصرَّفة المُولّدة من قبل المجمّع (assembler) مع ملفات التعليمات المُصرَّفة (object code files) الخاصة بدوال المكتبات المستخدمة لإنتاج الملف القابل للتنفيذ. ملاحظة: أحيانًا تُربط بعض الشيفرات المُصرَّفة معًا، ولكن ليس لغرض إنشاء برنامج نهائي، إذ يمكن تحزيم (packaging) الشيفرة "المربوطة" لأجل استخدامها من قبل برامج أخرى. الحزم الناتجة هي ما يشير إليه مبرمجو C++‎ بالمكتبات (libraries). تدمج العديد من مصرّفات C++‎ أو تفكّك بعض مراحل عملية التصريف لتسهيل العملية، أو لأجل التحليل الإضافي. يستخدم مُبرمجو C++‎ أدوات مختلفة، لكنها جميعًا تتبع المقاربة أعلاه. الدوال الدالة هي كتلة من الشيفرة تحتوي سلسلة من العبارات. يمكن للدوال قبول وسائط (arguments) أو قيم، ويمكن أن تعيد قيمة واحدة، أو قد لا تعيد أي قيمة. لاستخدام دالة، يجب استدعاؤها مع تمرير وسائط إليها، ثم تعيد قيمة. لكل دالة بصمة نوعيّة (type signature)، والتي تمثل أنواع وسائطها، ونوع القيمة المعادة. الدوال مستوحاة من مفهومَي الإجراء (procedure) والدالة في الرياضيات. ملاحظات: دوال C++‎ هي إجراءات (procedures) بالأساس، ولا تتبع بدقة قواعد الدوال الرياضية وفق مفهوم علوم الرياضيات. تؤدي الدوال في العادة مهام محددة ويمكن استدعاؤها من أجزاء أخرى من البرنامج. كما يجب التصريح عن الدالة وتعرِيفها قبل استدعائها في البرنامج. قد تُخفى تعريفات الدوال الشائعة والمهمة في ملفات أخرى مُضمّنة، فذلك يسهِّل إعادة استخدامها في البرامج. وهذا أحد الاستخدامات الشائعة لملفات الترويسات (header files). التصريح عن دالة التصريح عن دالة (Function Declaration) هو عملية الإعلان عن وجود دالة، مع توضيح اسمها وبصمتها النوعيّة للمصرف. ويتبع الصياغة التالية: // الدالة التالية تقبل عددًا صحيحًا وتعيد عددًا صحيحًا int add2(int i); في المثال أعلاه، تخبر int add2(int i)‎ المصرّف بالمعلومات التالية عن الدالة المُصرَّح عنها: نوع القيمة المعادة هو int. اسم الدالة هو add2. عدد وسائط الدالة هو 1: الوسيط الأول من النوع int. سيُشار إلى الوسيط الأول داخل الدالة بالاسم i. اسم الوسيط اختياري؛ إذ يمكن التصريح بالدالة كما يلي: int add2(int); // يمكن حذف اسم الوسيط وفقًا لقاعدة التعريف الواحد (one-definition rule)، لا يمكن التصريح بدالة ذات بصمة (signature) نوعيّة معينة أو تعريفها أكثر من مرة واحدة في كامل شيفرة C++‎ المرئية للمصرّف. بمعنى آخر، لا يمكن إعادة تعريف دالة ذات بصمة نوعية معيّنة إلا مرة واحدة فقط. وبالتالي، فالشيفرة التالية غير صالحة في C++‎ وسيطلق المصرف خطأ عند تنفيذها: // int هي دالة من النوع add2 المصرف سيعلم أن int add2(int i); // (int) -> int // لا يمكن إعادة تعريف نفس الدالة بنفس البصمة int add2(int j); // (int) -> int إذا لم تُعِد الدالة أي قيمة، فإنّ نوع القيمة المعادة سيُكتب void. إذا لم تأخذ الدالة أيّ معاملات، فينبغي أن تكون قائمة المعاملات فارغة. // الدالة التالية لا تأخذ أي وسائط، ولا تعيد أي قيمة void do_something(); لاحظ أنه ما يزال بمقدور الدالة do_something التأثير في المتغيرات التي يمكنها الوصول إليها. استدعاء الدالة يمكن استدعاء الدالة بعد التصريح عنها. على سبيل المثال، يستدعي البرنامج التالي الدالة add2 مع القيمة 2 داخل الدالة main: #include <iostream> int add2(int i); // add2 تعريف الدالة int main() { // في هذا الموضع add2(2) سيتم تقييم std::cout << add2(2) << "\n"; // وستُطبع النتيجة return 0; } بالنظر إلى الشيفرة السابقة، نجد أنَّه ما تزال الدالة add2 تحتاج إلى توفير طريقة تنفيذ لها بالإضافة إلى تعريفها (جسم الدالة)، رغم أن تنفيذ الدالة لا يظهر مباشرة في الشيفرة، إذ يمكن جلبه من ملف آخر بربط هذا الملف مع الشيفرة التي تستدعي الدالة. تمثل add2(2)‎ صياغة استدعاء دالة. تعريف الدالة تعريف الدالة يشبه التصريح عنها، إلا أنه يحتوي أيضًا على الشيفرة الذي ستُنفّذ عند استدعاء الدالة، هذه الشيفرة تُسمى جسم الدالة (function body). فيما يلي مثال عن تعريف الدالة add2: // i القيمة التي ستُمرر إلى الدالة سيشار إليها بالاسم int add2(int i) { // بين القوسين يمثل داخل نطاق أو جسم الدالة int j = i + 2; return j; } زيادة تحميل الدوال يمكنك إنشاء عدة دوال تشترك في نفس الاسم، ولكن مع اختلاف المعاملات، أي تختلف بصمة الدالة فقط، وهذا ما يعرف «بزيادة تحميل دالة» (Function Overloading). // التنفيذ الأول int add2(int i) { int j = i + 2; return j; } // التنفيذ الثاني int add2(int i, int j) { int k = i + j + 2; return k; // } كلتا الدالتين تحملان الاسم add2، بيْد أنّ الدالة المُنفّذة تعتمد على عدد وأنواع المعاملات المُمررة في الاستدعاء. في معظم الحالات، يمكن لمصرّف C++‎ أن يحدد الدالة المراد استدعاؤها. لكن في بعض الحالات يجب ذكر النوع بوضوح. فسيتم تقييم الشيفرة المحتواة في التعريف الأول عند استدعاء الدالة نع معامل واحد بالشكل add2(1)‎. وفي حال استدعاء الدالة مع معاملين بالشكل add2(1, 3)‎، فسيتم تقييم الشيفرة المتضمنة في التعريف الثاني بدلًا من التعريف الأول. المعاملات الافتراضية يمكن تحديد القيم الافتراضية لمعاملات الدالة (Default Parameters) في تعريفات الدوال فقط. // 7 هي b القيمة الافتراضية للمعامل int multiply(int a, int b = 7); // جسم الدالة int multiply(int a, int b) { return a * b; } في هذا المثال، يمكن استدعاء multiply()‎ مع معامل واحد أو مُعاملين. في حال تمرير معامل واحدة فقط، فستكون القيمة الافتراضية للمعامل b هي 7 وسيتم ضرب القيمة الممررة تلك بالمعامل الافتراضي 7 آنذاك. يجب وضع المعاملات الافتراضية في الأخير على النحو التالي: // تعريف صحيح int multiply(int a = 10, int b = 20); // مُقدّمة int a تعريف غير صحيح لأن int multiply(int a = 10, int b); استدعاءات خاصة للدوال - العوامل توجد استدعاءات خاصة في C++‎ للدوال، وهي ذات صياغة مختلفة عن الصياغة التقليدية name_of_function(value1, value2, value3)‎. المثال الأكثر شيوعا هي العوامل (operators). وهي تسلسلات أحرف خاصة تحوَّل إلى استدعاءات دوال من طرف المصرّف، من أمثلة ذلك، ! و + و - و * و % و ‎<<‎ وغيرها. عادةً ما ترتبط هذه المحارف الخاصة باستخدامات غير برمجية، أو تُستخدم للتبسيط (على سبيل المثال، المحرف + يمثل عادةً مفهوم الإضافة). تعالج C++‎ هذه التسلسلات؛ وتحوّل كل عامل إلى استدعاء الدالة المقابلة. على سبيل المثال، التعبير‎ التالي: 3+3 يكافئ استدعاء الدالة التالية: operator+(3, 3) تبدأ جميع أسماء دوال العوامل بـ operator. في لغة C، لا يمكن تعيين معان جديدة لأسماء دوال العوامل عبر كتابة تعريفات إضافية ذات بصمات نوعية مختلفة، في C++‎، هذا جائز. يشار إلى ربط تعريفات إضافية بنفس اسم الدالة باسم التحميل الزائد للعامل (operator overloading) في C++‎، وهو اصطلاح شائع نسبيًا، ولكنه غير عام في C++‎. التصريح عن الدوال وقواعد مرئيتها في C++‎، يجب التصريح عن الشيفرة أو تعريفها قبل استخدامها. على سبيل المثال، ينتج عن الشيفرة التالية خطأ في وقت التصريف: int main() { foo(2); // (*) } void foo(int x) {} سيطلق خطأ، لأن الدالة foo استُدعِيت في السطر (*) قبل أن تُعرّف، إذ لا ترى الدالة main هذا التعريف المتأخر للدالة foo بعد استدعائها ضمنها. هناك طريقتان لحل هذه المشكلة: إما التصريح عن foo()‎ أو تعريفها قبل استخدامها في main()‎. هذا مثال على ذلك: // ووضع جسمها أولا foo التصريح عن الدالة void foo(int x) {} int main() { // الآن foo يمكن استدعاء الدالة foo(2); } من الممكن أيضًا التصريح المسبق (forward-declaration) عن الدالة عن طريق وضع تصريح عن قالبها (prototype declaration) قبل موضع استدعائها والذي يحدد نوع القيمة المعادة واسم الدالة وعدد وسائطها وأنواعها، ثم تعريف جسمها لاحقًا: // foo تصريح عن قالب لدالة باسم void foo(int); int main() { foo(2); // (*) } // ينبغي أن تطابق تصريح القالب أعلاه void foo(int x) { // هنا foo تعريف جسم } أصبحت الدالة foo مرئية، لذا يمكن استدعاؤها الآن ضمن الدالة main في السطر (*) رغم أنها لم تُعرّف بعد. يجب أن يحدد تصريح النموذج نوع القيمة المعادة (void)، واسم الدالة (foo)، وأنواع المتغيرات في قائمة الوسائط (int)، لكنّ أسماء الوسائط غير ضرورية. يمكن وضع تصريحات قوالب الدوال في ترويسة الملف: // foo.h الملف // تصريح عن قالب دالة void foo(int); ثم تقديم التعريف الكامل في موضع آخر: // foo.cpp --> foo.o // foo تضمين الملف الذي يحوي قالب الدالة #include "foo.h" // foo تعريف جسم الدالة void foo(int x) { } ثم، بمجرد تصريف الشيفرة، يمكن ربط كائن الملف (object file) المقابل foo.o بالكائن المصرّف حيث يتم استخدامه في مرحلة الربط، main.o: // main.cpp --> main.o // foo تصريح عن قالب الدالة #include "foo.h" int main() { foo(2); } // (*) استدعاء الدالة foo ممكن هنا، لأنه سبق التصريح عنها، وتعريف قالب ومتن الدالة foo مربوط عبر كائنات الملفات (object files). يحدث الخطأ "رمز خارجي غير محلول" (unresolved external symbol) إذا صادف المصرّف تصريحَ قالب واستدعاء لدالة، دون وجود لجسمها (body). قد يكون حل هذه الأخطاء معقدًا، لأنّ المصرّف لن يبلِّغ عن الخطأ حتى مرحلة الربط النهائية، ولن يعرف السطر الذي يجب الانتقال إليه في الشيفرة لإظهار الخطأ. المعالج الأولي المعالج الأولي (Preprocessor) هو جزء مهم من المصرّف إذ يقوم بتعديل الشيفرة المصدرية، وحذف بعض البتات، أو تغييرها، وإضافة أشياء أخرى. في الملفات المصدرية، يمكننا تضمين مُوجِّهات (directives) للمعالج الأولي. تخبر تلك الموجِّهات المعالج الأولي بتنفيذ إجراءات محددة. يبدأ الموجّه بالرمز # في سطر جديد مثل: #define ZERO 0 من أشهر مُوجهات المعالج الأولي، الموجهات التالية: #include <something> يأخذ هذا الموجه something ويُدرجه في ملفك حيث يظهر الموجه. مثلا، يبدأ برنامج "مرحبا بالعالم!" بالسطر التالي: #include <iostream> يضيف هذا السطر الدوال والكائنات التي تتيح لك استخدام المدخلات والمخرجات القياسية. لا تحتوي اللغة C (والتي تستخدم أيضًا المُعالج الأولي) نفس القدر من ترويسات الملفات كخَلَفها C++‎، كما أنه يمكنك في C++‎ استخدام جميع ترويسات C. المُوجِّه الثاني في الأهمية هو على الأرجح الموجّه التالي: #define something something_else يخبر هذا المُوجِّه المعالج الأولي بأنه يجب أن يبدِّل something مكان كل ظهور لـ something_else في الملف الحالي. يمكن أن يجعل هذا الموجّه بعض الأشياء تتصرف مثل دوال، لكنه مفهوم متقدم أشرنا إليه قبل قليل على أنه «شيفرة عملية بدل» (macro code)، ولن نتطرق إليه الآن. something_else ليس ضروريًا، ولكن في حال عدم إضافة something، سيُحذَف كل ظهور لـ something. هذا مفيد جدا، إذ يمكن استخدامه مع المُوجِّهات ‎#if و ‎#else و ‎#ifdef. وفق الصياغة التالية: #if something == true // شيفرة #else // شيفرة أخرى #endif #ifdef thing_that_you_want_to_know_if_is_defined // شيفرة #endif تدرِج هذه الموجِّهات الشيفرة الموجودة في البت الصحيح، وتحذف الآخرين. يمكن استخدام هذا لتضمين أجزاء من الشيفرة حصرًا في أنظمة تشغيل معينة دون الحاجة إلى إعادة كتابة الشيفرة بالكامل. هذه المقالة جزء من سلسلة مقالات عن C++‎. ترجمة -وبتصرّف- للفصل Chapter 1: Getting started with C++‎ من الكتاب C++ Notes for Professionals اقرأ أيضًا الدرس 2: القيم مصنَّفة النوع
  11. طُوِّرَت بايثون في أواخر الثمانينات، وأُطلقَت لأول مرة عام 1991. استُوحي اسمها من المجموعة الكوميدية البريطانية Monty Python، تُعدُّ بايثون خليفة للغة البرمجة ABC متعددة الأغراض. تضمنت بايثون في إصداراتها الأولى معالجة الاستثناءات، والدوال، والأصناف والوراثة. table { width: 100%; } thead { vertical-align: middle; text-align: center; } td, th { border: 1px solid #dddddd; text-align: right; padding: 8px; text-align: inherit; } tr:nth-child(even) { background-color: #dddddd; } سيرشدك هذا الدرس إلى أفضل آليات وممارسات ترحيل الشيفرات من بايثون 2 إلى بايثون 3، وما إن كان عليك جعل الشيفرة متوافقة مع كلا الإصدارين. خلفية عامة صدر الإصدار 2 من بايثون عام 2000، ليُدشِّن حقبةً جديدةً من التطوير تقوم على الشفافية والشمولية، إذ شمل هذا الإصدار العديد من الميزات البرمجية، واستمر في إضافة المزيد طوال مدة تطويره. يُعد إصدار بايثون 3 مستقبل بايثون، وهو إصدار اللغة قيد التطوير حاليًا، فجاء في أواخر عام 2008، ليعالج العديد من عيوب التصميم الداخلية ويُعدِّلها. بيْد أنَّ اعتماد بايثون 3 كان بطيئًا بسبب عدم توافقه مع بايثون 2. في خضم ذلك، جاء الإصدار بايثون 2.7 في عام 2010 ليكون آخر إصدارات بايثون ‎2.x وليُسِّهل على مستخدمي بايثون ‎2.x الانتقال إلى بايثون 3 من خلال توفير قدر من التوافق بين الاثنتين، فهذا هو الهدف الأساسي من إطلاقه. يمكنك معرفة المزيد حول إصدارات بايثون والاختيار من بينها من المقالة: اعتبارات عملية للاختيار ما بين بايثون 2 و بايثون 3. ابدأ ببايثون 2.7 للانتقال إلى بايثون 3، أو لدعم بايثون 2 وبايثون 3 معًا، يجب عليك التأكد من أنّ شيفرة بايثون 2 متوافقة تمامًا مع بايثون 2.7. يعمل العديد من المطورين حصريًا بشيفرات بايثون 2.7، أمَّا المبرمجون الذي يعملون بشيفرات أقدم، فعليهم أن يتأكدوا من أنّ الشيفرة تعمل جيدًا مع بايثون 2.7، وتتوافق معه. التأكُّد من توافق الشيفرة مع بايثون 2.7 أمرٌ بالغ الأهمية لأنه الإصدار الوحيد من بايثون 2 الذي ما يزال قيد الصيانة، وتُصحَّحُ ثغراته. فإذا كنت تعمل بإصدار سابق من بايثون 2، فستجد نفسك تتعامل مع مشكلات في شيفرة لم تعد مدعومة، ولم تعد ثغراتها تُصحَّح. هناك أيضًا بعض الأدوات التي تسِّهل ترحيل الشيفرة، مثل الحزمة Pylint التي تبحث عن الأخطاء البرمجية، لكن لا تدعمها إصدارات بايثون السابقة للإصدار 2.7. من المهم أن تضع في حسبانك أنَّه رغم أنَّ بايثون 2.7 ما زالت قيد الدعم والصيانة في الوقت الحالي، إلا أنَّها ستموت في النهاية. ستجد في PEP 373 تفاصيل الجدول الزمني لإصدار بايثون 2.7، وفي وقت كتابة هذا المقال، فإنّ أجل بايثون 2.7 حُدِّد في عام 2020 (يحتمل أن تكون قد ماتت وأنت تقرأ هذه السطور :-| ). الاختبار اختبار الشيفرة جزءٌ أساسيٌّ من عملية ترحيل شيفرة بايثون 2 إلى بايثون 3. فإذا كنت تعمل على أكثر من إصدار واحد من بايثون، فعليك أيضًا التحقُّق من أنَّ أدوات الاختبار التي تستخدمها تغطي جميع الإصدارات للتأكُّد من أنَّها تعمل كما هو متوقع. يمكنك إضافة حالات بايثون التفاعلية (interactive Python cases) إلى السلاسل النصية التوثيقية (docstrings) الخاصة بكافة الدوال والتوابع والأصناف والوحدات، ثم استخدام الوحدة doctest المضمنة للتحقق من أنها تعمل كما هو موضح، إذ يعدُّ ذلك جزءًا من عملية الاختبار. إلى جانب doctest، يمكنك استخدام الحزمة package.py لتتبع وحدة الاختبار. ستراقب هذه الأداة برنامجك وتحدد الأجزاء التي تُنفِّذها من الشيفرة، والأجزاء التي يمكن تنفيذها ولكن لم تُنفَّذ. يمكن أن تطبع Cover.py تقارير في سطر الأوامر، أو تنتج مستند HTML. تُستخدم عادةً لقياس فعالية الاختبارات، إذ توضح الأجزاء من الشيفرة التي اختُبِرت، والأجزاء التي لم تُختبَر. تَذكَّر أنه ليس عليك اختبار كل شيء، لكن تأكَّد من تغطية أيّ شيفرة غامضة أو غير عادية. للحصول على أفضل النتائج، يُنصح أن تشمل التغطية 80٪ من الشيفرة. تعرف على الاختلافات بين بايثون 2 و بايثون 3 سيمكّنك التعرّف على الاختلافات بين بايثون 2 و بايثون 3 من استخدام الميزات الجديدة المتاحة، أو التي ستكون متاحة في بايثون 3. تتطرق مقالتنا حول "اعتبارات عملية للاختيار ما بين بايثون 2 و بايثون 3" إلى بعض الاختلافات الرئيسية بين الإصدارين. يمكنك أيضًا مراجعة توثيق بايثون الرسمي لمزيد من التفاصيل. عند البدء في ترحيل الشيفرة، فهناك بعض التغييرات في الصياغة عليك تنفيذها فوريًا. print حلت الدالة print()‎‎ في بايثون 3 مكان التعليمة print في بايثون 2: بايثون 2 بايثون 3 "مرحبا بالعالم!" print ("مرحبا بالعالم!")print exec تغيَّرت التعليمة exec في بايثون 2 وأصبحت دالةً تسمح بمتغيرات محلية (locals) وعامة (globals) صريحة في بايثون 3: بايثون 2 بايثون 3 exec code exec(code)‎ exec code in globals exec(code, globals)‎ exec code in (globals, locals)‎ exec(code, globals, locals)‎ / و // تُجرِي بايثون 2 القسمة التقريبية (floor division) بالعامل / ، بينما تخصص بايثون 3 العامل // لإجراء القسمة التقريبية: بايثون 2 بايثون 3 ‎5 / 2 = 2‎ ‎5 / 2 = 2.5‎ ‎5 // 2 = 2‎ لاستخدام هذين المعاملين في بايثون 2، استورد division من الوحدة __future__: from __future__ import division اقرأ المزيد عن قسمة الأعداد الصحيحة من المقالة: اعتبارات عملية للاختيار ما بين بايثون 2 و بايثون 3. raise في بايثون 3، يتطلب إطلاق الاستثناءات ذات الوسائط استخدام الأقواس، كما لا يمكن استخدام السلاسل النصية كاستثناءات: بايثون 2 بايثون 3 raise Exception, args raise Exception raise Exception(args)‎ raise Exception, args, traceback raise Exception(args).with_traceback(traceback)‎ raise "Error"‎ raise Exception("Error")‎ except في بايثون 2، كان من الصعب إدراج الاستثناءات المُتعدِّدة، لكن ذلك تغيَّر في بايثون 3. لاحظ أنَّ as تُستخدَم صراحةً مع except في بايثون 3: بايثون 2 بايثون 3 except Exception, variable:‎ except AnException as variable:‎ except (OneException, TwoException) as variable:‎ def في بايثون 2، يمكن للدوال أن تقبل سلاسل مثل الصفوف أو القوائم. أمَّا في بايثون 3، فقد أزيل هذا الأمر. بايثون 2 بايثون 3 def function(arg1, (x, y)):‎ def function(arg1, x_y): x, y = x_y expr لم تعد صياغة علامة الاقتباس المائلة `` في بايثون 2 صالحة، واستخدم بدلًا عنها repr()‎أوstr.format()‎` في بايثون 3. بايثون 2 بايثون 3 `x = `355/113`` `x = repr(355/113):` تنسيق السلاسل النصية (String Formatting) لقد تغيرت صياغة تنسيق السلاسل النصية من بايثون 2 إلى بايثون 3. بايثون 2 بايثون 3 `"%d %s" % (i, s)` `"{} {}".format(i, s)` `"%d/%d=%f" % (355, 113, 355/113)` `"{:d}/{:d}={:f}".format(355, 113, 355/113)` تعلم كيفية استخدام تنسيقات السلاسل النصية في بايثون 3 من مقالة كيفية استخدام آلية تنسيق السلاسل النصية في بايثون 3. class ليست هناك حاجة لتمرير object في بايثون 3. بايثون 2 class MyClass(object): pass بايثون 3 class MyClass: pass في بايثون 3، تُضبَط الأصناف العليا (metaclasses) بالكلمة مفتاحية metaclass. بايثون 2: class MyClass: __metaclass__ = MyMeta class MyClass(MyBase): __metaclass__ = MyMeta بايثون 3: class MyClass(metaclass=type): pass class MyClass(MyBase, metaclass=MyMeta): pass تحديث الشيفرة هناك أدَاتان رئيّسيتان لتَحديث الشيفرة تلقائيًا إلى بايثون 3 مع الحفاظ على توافقيّتها مع بايثون 2 وهما: future و modernize. تختلف آليَتا عمل هاتين الأداتين، إذ تحاول future نقل أفضل ممارسات بايثون 3 إلى بايثون 2، في حين أنّ modernize تسعى إلى إنشاء شيفرات موحدة لبايثون تتوافق مع 2 و 3 وتستخدم الوحدة six لتحسين التوافقية. يمكن أن تساعدك هاتان الأداتان في إعادة كتابة الشيفرة وتحديد ورصد المشاكل المحتملة وتصحيحها. يمكنك تشغيل الأداة عبر مجموعة unittest لفحص الشيفرة والتحقق منها بصريًا، والتأكد من أنّ المراجعات التلقائية التي أُجريَت دقيقة. وبمجرد انتهاء الاختبارات، يمكنك تحويل الشيفرة. بعد هذا، ستحتاج على الأرجح إلى إجراء مراجعة يدوية، وخاصة استهداف الاختلافات بين بايثون 2 و 3 المذكورة في القسم أعلاه. إن أردت استخدام future، فعليك إضافة عبارة الاستيراد التالية في جميع وحدات بايثون 2.7: from __future__ import print_function, division, absolute_imports, unicode_literals رغم أن هذا لن يعفيك من إعادة كتابة الشيفرة، إلا أنه سيضمن لك أن تتماشى شيفرة بايثون 2 مع صياغة بايثون 3. أخيرًا، يمكنك استخدام الحزمة pylint لتحديد ورصد أي مشكلات محتملة أخرى في الشيفرة. تحتوي هذه الحزمة على مئات القواعد التي تغطي مجموعة واسعة من المشكلات التي قد تطرأ، بما فيها قواعد الدليل PEP 8، بالإضافة إلى أخطاء الاستخدام. قد تجد أنّ بعض أجزاء شيفرتك تربك pylint وأدوات الترحيل التلقائي الأخرى. حاول تبسيطها، أو استخدم unittest. التكامل المستمر (Continuous Integration) إذا أردت أن تجعل شفرتك متوافقة مع عدة إصدارات من بايثون، فستحتاج إلى تشغيل الإطار unittest باستمرار وفق مبدأ التكامل المستمر (وليس يدويًا)، أي أن تفعل ذلك أكبر عدد ممكن من المرات أثناء عملية التطوير. إذا كنت تستخدم الحزمة six لصيانة التوافقية بين بايثون 2 و 3، فستحتاج إلى استخدام عدة بيئات عمل لأجل الاختبار. إحدى حزم إدارة البيئة التي قد تكون مفيدة لك هي الحزمة tox، إذ ستفحص تثبيتات الحزمة مع مختلف إصدارات بايثون، وإجراء الاختبارات في كل بيئة من بيئات عملك، كما يمكن أن تكون بمثابة واجهة عمل للتكامل المستمر. خلاصة من المهم أن تعلم أنه مع ازدياد تركيز المطورين على بايثون 3، فستصبح اللغة أكثر دقةً وتماشيًا مع احتياجات المبرمجين، وسيضعف دعم بايثون 2.7. إذا قرَّرت أن تجعل شيفرتك متوافقة مع كل من بايثون 2 و بايثون 3، فقد تواجه صعوبة في ذلك لأنَّ بايثون 2 ستتلقى دعمًا أقل مع مرور الوقت. هذه المقالة جزء من سلسة مقالات حول تعلم البرمجة في بايثون 3. ترجمة -وبتصرّف- للمقال How To Port Python 2 Code to Python 3 لصاحبته Lisa Tagliaferri اقرأ أيضًا المقالة السابقة: كيف تستخدم التسجيل Logging في بايثون 3 المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون
  12. التنقيح (debugging) هو جزء من عملية تطوير البرمجيات، ويروم البحث عن الأخطاء والمشاكل في الشيفرة، والتي تحول دون تنفيذ البرنامج تنفيذًا صحيحًا. الوحدة code هي إحدى الأدوات المفيدة التي يمكن استخدامها لمحاكاة المترجم (interpreter) التفاعلي، إذ توفر هذه الوحدة فرصةً لتجربة الشيفرة التي تكتبها. قبل أن تكمل هذا المقال، أنصحك بمطالعة المقال السابق عن منقح بايثون: كيف تستخدم منقح بايثون. فهم الوحدة code بدلاً من تفحص الشيفرة باستخدام منقح، يمكنك إضافة الوحدة code لوضع نقاط لإيقاف تنفيذ البرنامج، والدخول في الوضع التفاعلي لتفحص ومتابعة كيفية عمل الشيفرة. الوحدة code هي جزء من مكتبة بايثون القياسية. هذه الوحدة مفيدةٌ لأنَّها ستمكنك من استخدام مترجم دون التضحية بالتعقيد والاستدامة التي توفرها ملفات البرمجة. فيمكنك عبر استخدام الوحدة code تجنب استخدام الدالة print()‎‎‎ في شيفرتك لأجل التنقيح، لأنها طريقة غير عملية. لاستخدام هذه الوحدة في تنقيح الأخطاء، يمكنك استخدام الدالة interact()‎ الخاصة بالوحدة code، والتي توقف تنفيذ البرنامج عند استدعائها، وتوفر لك سطر أوامر تفاعلي حتى تتمكن من فحص الوضع الحالي لبرنامجك. تُكتَب هذه الدالة هكذا: code.interact(banner=None, readfunc=None, local=None, exitmsg=None) تُنفِّذ هذه الدالة حلقة اقرأ-قيِّم-اطبع (تختصر إلى REPL، أي Read–eval–print loop، وتنشئ نسخة من الصنف InteractiveConsole، والذي يحاكي سلوك مترجم بايثون التفاعلي. هذه هي المعاملات الاختيارية: banner: يمكن أن تعطيه سلسلة نصية لتعيين موضع إطلاق المترجم. readfunc: يمكن استخدامه مثل التابع InteractiveConsole.raw_input‎()‎. local: سيعينّ فضاء الأسماء (namespace) الافتراضي لحلقة المترجم (interpreter loop). exitmsg: يمكن إعطاؤه سلسلة نصية لتعيين موضع توقف المترجم. مثلًا، يمكن استخدام المعامل local بهذا الشكل: local=locals()‎ لفضاء أسماء محلي. local=globals()‎ لفضاء أسماء عام. local=dict(globals(), **locals())‎ لاستخدام كل من فضاء الأسماء العام، وفضاء الأسماء المحلي الحالي. المعامل exitmsg جديد، ولم يظهر حتى إصدار بايثون 3.6، لذلك إن كنت تستخدم إصدارًا أقدم، فحدّثه، أو لا تستخدم المعامل exitmsg. ضع الدالة interact()‎‎ حيث تريد إطلاق المترجم التفاعلي في الشيفرة. كيفية استخدام الوحدة code لتوضيح كيفية استخدام الوحدة code، سنكتب بُريمجًا عن الحسابات المصرفية يسمى balances.py. سنعيّن المعامل المحلي عند القيمة locals()‎‎‎ لجعل فضاء الأسماء محليًّا. # `code` استيراد الوحدة import code bal_a = 2324 bal_b = 0 bal_c = 409 bal_d = -2 account_balances = [bal_a, bal_b, bal_c, bal_d] def display_bal(): for balance in account_balances: if balance < 0: print("Account balance of {} is below 0; add funds now." .format(balance)) elif balance == 0: print("Account balance of {} is equal to 0; add funds soon." .format(balance)) else: print("Account balance of {} is above 0.".format(balance)) # لبدء المترجم بفضاء أسماء محلي interact()‎‎‎ استخدام code.interact(local=locals()) display_bal() لقد استدعينا الدالة code.interact()‎‎‎ مع المعامل local=locals()‎ لاستخدام فضاء الأسماء المحلي كقيمة افتراضية داخل حلقة المترجم. لنُنفِّذ البرنامج أعلاه باستخدام الأمر python3 إذا لم نكن تعمل في بيئة افتراضية، أو الأمر python خلاف ذلك: python balances.py بمجرد تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: Python 3.5.2 (default, Nov 17 2016, 17:05:23) [GCC 5.4.0 20160609] on linux Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. (InteractiveConsole) >>> سيتم وضع المؤشر في نهاية السطر ‎>>>‎، كما لو أنك في سطر الأوامر التفاعلي. من هنا، يمكنك استدعاء الدالة print()‎ لطباعة المتغيرات والدوال وغير ذلك: >>> print(bal_c) 409 >>> print(account_balances) [2324, 0, 409, -2] >>> print(display_bal()) Account balance of 2324 is 0 or above. Account balance of 0 is equal to 0, add funds soon. Account balance of 409 is 0 or above. Account balance of -2 is below 0, add funds now. None >>> print(display_bal) <function display_bal at 0x104b80f28> >>> نرى أنه باستخدام فضاء الأسماء المحلي، يمكننا طباعة المتغيرات، واستدعاء الدالة. يُظهر الاستدعاء الأخير للدالة print()‎ أنّ الدالة display_bal موجودة في ذاكرة الحاسوب. بعد أن تنتهي من العمل على المترجم، يمكنك الضغط على CTRL + D في الأنظمة المستندة إلى *نكس، أو CTRL + Z في أنظمة ويندوز لمغادرة سطر الأوامر ومتابعة تنفيذ البرنامج. إذا أردت الخروج من سطر الأوامر دون تنفيذ الجزء المتبقي من البرنامج، فاكتب quit()‎‎‎، وسيتوقف البرنامج. في المثال التالي، سنستخدم المُعاملين banner و exitmsg: # لبدء المترجم interact()‎‎‎ استخدم الدالة code.interact(banner="Start", local=locals(), exitmsg="End") display_bal() عند تنفيذ البرنامج، ستحصل على المخرجات التالية: Start >>> يتيح لك استخدام المعامل banner تعيين عدة نقاط داخل شيفرتك، مع القدرة على تحديدها. على سبيل المثال، يمكن أن يكون لديك معامل banner يطبع السلسلة النصية "In for-loop" مع معامل exmsg يطبع "Out of for-loop"، وذلك حتى تعرف مكانك بالضبط في الشيفرة. من هنا، يمكننا استخدام المترجم كالمعتاد. بعد كتابة CTRL + D للخروج من المترجم، ستحصل على رسالة الخروج، وسيتم تنفيذ الدالة: End Account balance of 2324 is 0 or above. Account balance of 0 is equal to 0, add funds soon. Account balance of 409 is 0 or above. Account balance of -2 is below 0, add funds now. سيتم تنفيذ البرنامج بالكامل بعد الجلسة التفاعلية. بمجرد الانتهاء من استخدام الوحدة code لتنقيح الشيفرة، يجب عليك إزالة دوال الوحدة code وعبارة الاستيراد حتى يُنفَّذ البرنامج مثل المعتاد. خلاصة تُستخدَم الوحدة code لإطلاق سطر الأوامر التفاعلي لتفحُّص الشيفرة خطوةً بخطوة بقصد فهم سلوكها، وتعديل الشيفرة إن لزم الأمر. لقراءة المزيد حول هذا الموضوع، يمكنك مطالعة التوثيق الرسمي للوحدة code. هذه المقالة جزء من سلسة مقالات حول تعلم البرمجة في بايثون 3. ترجمة -وبتصرّف- للمقال How To Debug Python with an Interactive Console لصاحبته Lisa Tagliaferri اقرأ أيضًا المقالة التالية: كيف تستخدم التسجيل Logging في بايثون 3 المقالة السابقة: كيف تستخدم منقح بايثون المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون
  13. التعددية الشكلية (Polymorphism) هي القدرة على استخدام واجهة موحدة لعدة أشكال مختلفة، مثل أنواع البيانات أو الأصناف . هذا يسمح للدوال باستخدام كيانات من أنواع مختلفة. بالنسبة للبرامج الكائنية في بايثون، هذا يعني أنه يمكن استخدام كائن معين ينتمي إلى صنف مُعيَّن كما لو كان ينتمي إلى صنف مختلف. تسمح التعددية الشكلية بكتابة شيفرات مرنة ومجرّدَة وسهلة التوسيع والصيانة. سوف تتعلم في هذا الدرس كيفية تطبيق التعددية الشكلية على أصناف بايثون. ما هي التعددية الشكلية؟ التعددية الشكلية هي إحدى السمات الأساسية للأصناف في بايثون، وتُستخدَم عندما تكون هناك توابع لها نفس الأسماء في عدة أصناف، أو أصناف فرعية. يسمح ذلك للدوال باستخدام كائنات من أيٍّ من تلك الأصناف والعمل عليها دون الاكتراث لنوعها. يمكن تنفيذ التعددية الشكلية عبر [الوراثة](رابط المقالة السابقة)، أو باستخدام توابعِ الأصناف الفرعية، أو إعادة تعريفها (overriding). يستخدم بايثون نظام أنواع (typing) خاص، يسمى «نظام التحقق من الأنواع: البطة نموذجًا» (Duck Typing)، وهو حالة خاصة من أنظمة التحقق من الأنواع الديناميكية (Dynamic Typing). يستخدم هذا النظامُ التعدُّديةَ الشكلية، بما في ذلك الربط المتأخر، والإيفاد الديناميكي. يعتمد هذا النظام على «نموذج البطة» بناءً على اقتباسٍ للكاتب جيمس ويتكومب رايلي: خُصِّص هذا المفهوم من قبل مهندس الحاسوب الإيطالي أليكس مارتيلي (Alex Martelli) في رسالة إلى مجموعة comp.lang.python، يقوم نظام التحقق من الأنواع هذا الذي يعتمد البطة نموذجًا على تعريف الكائن من منظور ملاءمة الغرض الذي أُنشِئ لأجله. عند استخدام نظام أنواع عادي، فإنّ ملاءمة الكائن لغرض مُعيَّن يتحدد بنوع الكائن فقط، ولكن في نموذج البطة، يَتحدَّد ذلك بوجود التوابع والخاصيات الضرورية لذلك الغرض بدلًا من النوع الحقيقي للكائن. بمعنى آخر، إذا أردت أن تعرف إن كان الكائن بطةً أم لا، فعليك التحقق مما إذا كان ذلك الكائن يمشي مشي البطة، وصوته كصوت البطة، بدلًا من أن تسأل عما إذا كان الكائن بطةً. عندما تحتوي عدة أصناف أو أصناف فرعية على توابع لها نفس الأسماء، ولكن بسلوكيات مختلفة، نقول إنّ تلك الأصناف متعددة الأشكال (polymorphic) لأنها تستعمل واجهة موحدة يمكن استخدامها مع كيانات من أنواع مختلفة. يمكن للدوال تقييم ومعالجة هذه التوابع متعدِّدة الأشكال دون معرفة أصنافها. إنشاء أصناف متعددة الأشكال للاستفادة من التَعدُّدية الشكلية، سننشئ صنفين مختلفين لاستخدامهما مع كائنين مختلفين. يحتاج هذان الصنفان المختلفان واجهة موحدة يمكن استخدامها بطريقة تعدُّدية الشكل (polymorphically)، لذلك سنعرّف فيهما توابع مختلفة، ولكن لها نفس الاسم. سننشئ صنفًا باسم ‎Shark‎ وصنفُا آخر باسم ‎Clownfish‎، وسيُعرِّف كل منهما التوابع ‎swim()‎ و ‎swim_backwards()‎ و ‎skeleton()‎. class Shark(): def swim(self): print("القرش يسبح.") def swim_backwards(self): print("لا يمكن للقرش أن يسبح إلى الوراء، لكن يمكنه أن يغوص إلى الوراء.") def skeleton(self): print("هيكل القرش مصنوع من الغضروف.") class Clownfish(): def swim(self): print("سمكة المهرج تسبح.") def swim_backwards(self): print("يمكن لسمكة المهرج أن تسبح إلى الخلف.") def skeleton(self): print("هيكل سمكة المهرج مصنوع من العظام.") في الشيفرة أعلاه، لدى الصنفين ‎Shark‎ و ‎Clownfish‎ ثلاث توابع تحمل نفس الاسم بيْد أنّ وظائف تلك التوابع تختلف من صنف لآخر. دعنا نستنسخ (instantiate) من هذين الصنفين كائنين: ... sammy = Shark() sammy.skeleton() casey = Clownfish() casey.skeleton() عند تنفيذ البرنامج باستخدام الأمر ‎python polymorphic_fish.py‎، يمكننا أن نرى أنّ كل كائن يتصرف كما هو متوقع: هيكل القرش مصنوع من الغضروف. هيكل سمكة المهرج مصنوع من العظام. الآن وقد أصبح لدينا كائنان يستخدمان نفس الواجهة، فبمقدورنا استخدام هذين الكائنين بنفس الطريقة بغض النظر عن نوعيهما. التعددية الشكلية في توابع الأصناف لإظهار كيف يمكن لبايثون استخدام الصنفين المختلفين اللذين عرّفناهما أعلاه بنفس الطريقة، سننشئ أولاً حلقة for، والتي ستمر على صف من الكائنات. ثم سنستدعي التوابع بغض النظر عن نوع الصنف الذي ينتمي إليه كل كائن. إلا أننا سنفترض أنّ تلك التوابع موجودة في كل تلك الأصناف. ... sammy = Shark() casey = Clownfish() for fish in (sammy, casey): fish.swim() fish.swim_backwards() fish.skeleton() لدينا كائنان، ‎sammy‎ من الصنف ‎Shark‎، و ‎casey‎ من الصنف ‎Clownfish‎. تمر حلقة ‎for‎ على هذين الكائنين، وتستدعي التوابع ‎swim()‎ و ‎swim_backwards()‎ و ‎skeleton()‎ على كل منها. عند تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: القرش يسبح. لا يمكن للقرش أن يسبح إلى الوراء، لكن يمكنه أن يغوص إلى الوراء. هيكل القرش مصنوع من الغضروف. سمكة المهرج تسبح. يمكن لسمكة المهرج أن تسبح إلى الخلف. هيكل سمكة المهرج مصنوع من العظام. مرت الحلقة ‎for‎ على الكائن ‎sammy‎ من الصنف ‎Shark‎، ثم على الكائن ‎casey‎ المنتمي إلى الصنف ‎Clownfish‎، لذلك نرى التوابع الخاصة بالصنف ‎Shark‎ قبل التوابع الخاصة بالصنف ‎Clownfish‎. يدلُّ هذا على أنَّ بايثون تستخدم هذه التوابع دون أن تعرف أو تعبأ بتحديد نوع الصنف الخاص بالكائنات. وهذا مثال حي على استخدام التوابع بطريقة مُتعدِّدَة الأشكال. التعددية الشكلية في الدوال يمكننا أيضًا إنشاء دالة تقبل أيّ شيء، وهذا سيسمح باستخدام التعددية الشكلية. لننشئ دالة تسمى ‎in_the_pacific()‎، والتي تأخذ كائنًا يمكننا تسميته ‎fish‎. رغم أننا سنستخدم الاسم ‎fish‎، إلا أنه يمكننا استدعاء أي كائن في هذه الدالة: … def in_the_pacific(fish): بعد ذلك، سنجعل الدالة تستخدم الكائن ‎fish‎ الذي مرّرناه إليها. وفي هذه الحالة، سنستدعي التابع ‎swim()‎ المعرّف في كل من الصنفين ‎Shark‎ و ‎Clownfish‎: ... def in_the_pacific(fish): fish.swim() بعد ذلك، سننشئ نسخًا (instantiations) من الصنفين ‎Shark‎ و ‎Clownfish‎ لنمرّرهما بعد ذلك إلى نفس الدالة ‎in_the_pacific()‎: ... def in_the_pacific(fish): fish.swim() sammy = Shark() casey = Clownfish() in_the_pacific(sammy) in_the_pacific(casey) عند تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: القرش يسبح. سمكة المهرج تسبح. رغم أننا مرّرنا كائنًا عشوائيًا (‎fish‎) إلى الدالة ‎in_the_pacific()‎ عند تعريفها، إلا أننا ما زلنا قادرين على استخدامها استخدامًا فعالًا، وتمرير نسخ من الصنفين ‎Shark‎ و ‎Clownfish‎ إليها. استدعى الكائنُ ‎casey‎ التابعَ ‎swim()‎ المُعرَّف في الصنف ‎Clownfish‎، فيما استدعى الكائنُ ‎sammy‎ التابعَ ‎swim()‎ المُعرَّف في الصنف ‎Shark‎. خلاصة تسمح التعدُّدية الشكلية باستخدام الكائنات بغض النظر عن نوعها، وهذا يوفر لبايثون مرونة كبيرة، وقابلية لتوسيع الشيفرة الكائنية. هذه المقالة جزء من سلسة مقالات حول تعلم البرمجة في بايثون 3. ترجمة -وبتصرّف- للمقال How To Apply Polymorphism to Classes in Python 3 لصاحبته Lisa Tagliaferri اقرأ أيضًا المقالة التالية: كيف تستخدم منقح بايثون المقالة السابقة: وراثة الأصناف في بايثون 3 المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون
  14. تُسِّهل البرمجة الكائنية كتابة شيفرات قابلة لإعادة الاستخدام وتجنب التكرار في مشاريع التطوير. إحدى الآليات التي تحقق بها البرمجة الكائنية هذا الهدف هي مفهوم الوراثة (inheritance)، التي بفضلها يمكن لصنفٍ فرعي (subclass) استخدام الشيفرة الخاصة بصنف أساسي (base class، ويطلق عليه «صنف أب» أيضًا) موجود مسبقًا. سيستعرض هذا الدرس بعض الجوانب الرئيسية لمفهوم الوراثة في بايثون، بما في ذلك كيفية إنشاء الأصناف الأساسية (parent classes) والأصناف الفرعية (child classes)، وكيفية إعادة تعريف (override) التوابع والخاصيات، وكيفية استخدام التابع ‎super()‎، وكيفية الاستفادة من الوراثة المتعددة (multiple inheritance). ما هي الوراثة؟ تقوم الوراثة على استخدام شيفرة صنف معين في صنف آخر أي يرث صنف يراد إنشاؤه شيفرة صنف آخر. يمكن تمثيل مفهوم الوراثة في البرمجة بالوراثة في علم الأحياء تمامًا، فالأبناء يرثون خاصيات معينة من آبائهم. ويمكن لطفل أن يرث طول والده أو لون عينيه بالإضافة إلى خاصيات أخرى جديدة خاصة فيه. كما يتشارك الأطفال نفس اسم العائلة الخاصة بآبائهم. ترث الأصناف الفرعية (subclasses، تُسمى أيضًا *الأصناف الأبناء [child classes]) التوابع والمتغيرات من *الأصناف الأساسية* (base classes، تسمى أيضًاالأصناف الآباء [parent classes]). مثلًا، قد يكون لدينا صنف أساسي يسمى ‎Parent‎ يحتوي متغيرات الأصناف ‎last_name‎ و ‎height‎ و ‎eye_color‎، والتي سيرثها الصنف الابن ‎Child‎. لمَّا كان الصنف الفرعي ‎Child‎ يرث الصنف الأساسي ‎Parent‎، فبإمكانه إعادة استخدام شيفرة ‎Parent‎، مما يسمح للمبرمج بكتابة شيفرة أوجز، وتقليل التكرار. الأصناف الأساسية تشكل الأصناف الأساسية أساسًا يمكن أن تستند إليه الأصناف الفرعية المُتفرِّعة منها، إذ تسمح الأصناف الأساسية بإنشاء أصناف فرعية عبر الوراثة دون الحاجة إلى كتابة نفس الشيفرة في كل مرة. يمكن تحويل أي صنف إلى صنف أساسي، إذ يمكن استخدامه لوحده، أو جعله قالبًا (نموذجًا). لنفترض أّنّ لدينا صنفًا أساسيًا باسم ‎Bank_account‎، وصنفين فرعيين مُشتقين منه باسم ‎Personal_account‎ و ‎Business_account‎. ستكون العديد من التوابع مشتركة بين الحسابات الشخصية (Personalaccount) والحسابات التجارية (Businessaccount)، مثل توابع سحب وإيداع الأموال، لذا يمكن أن تنتمي تلك التوابع إلى الصنف الأساسي ‎Bank_account‎. سيكون للصنف ‎Business_account‎ توابع خاصة به، مثل تابع مخصص لعملية جمع سجلات ونماذج الأعمال، بالإضافة إلى متغير ‎employee_identification_number‎ موروث من الصنف الأب. وبالمثل، قد يحتوي الصنف ‎Animal‎ على التابعين ‎eating()‎ و ‎sleeping()‎، وقد يتضمن الصنف الفرعي ‎Snake‎ تابعين إضافيين باسم ‎hissing()‎ و ‎slithering()‎ خاصين به. دعنا ننشئ صنفًا أساسيًا باسم ‎Fish‎ لاستخدامه لاحقًا أساسًا لأصناف فرعية تمثل أنواع الأسماك. سيكون لكل واحدة من تلك الأسماك أسماء أولى وأخيرة، بالإضافة إلى خصائص مميزة خاصة بها. سننشئ ملفًا جديدًا يسمى ‎fish.py‎ ونبدأ بالباني، والذي سنعرّف داخله متغيري الصنف ‎first_name‎ و ‎last_name‎ لكل كائنات الصنف ‎Fish‎، أو أصنافه الفرعية. class Fish: def __init__(self, first_name, last_name="Fish"): self.first_name = first_name self.last_name = last_name القيمة الافتراضية للمتغير ‎last_name‎ هي السلسلة النصية ‎"Fish"‎، لأننا نعلم أنّ معظم الأسماك سيكون هذا هو اسمها الأخير. لنُضف بعض التوابع الأخرى: class Fish: def __init__(self, first_name, last_name="Fish"): self.first_name = first_name self.last_name = last_name def swim(self): print("The fish is swimming.") def swim_backwards(self): print("The fish can swim backwards.") لقد أضفنا التابعين ‎swim()‎ و ‎swim_backwards()‎ إلى الصنف ‎Fish‎ حتى يتسنى لكل الأصناف الفرعية استخدام هذه التوابع. ما دام أنّ معظم الأسماك التي ننوي إنشاءها ستكون عظمية (أي أنّ لها هيكلا عظميًا) وليس غضروفية (أي أن لها هيكلًا غضروفيًا)، فيمكننا إضافة بعض الخاصيات الإضافية إلى التابع ‎__init__()‎: class Fish: def __init__(self, first_name, last_name="Fish", skeleton="bone", eyelids=False): self.first_name = first_name self.last_name = last_name self.skeleton = skeleton self.eyelids = eyelids def swim(self): print("The fish is swimming.") def swim_backwards(self): print("The fish can swim backwards.") لا يختلف بناء الأصناف الأساسية عن بناء أي صنف آخر، إلا أننا نصممها لتستفيد منها الأصناف الفرعية المُعرّفة لاحقًا. الأصناف الفرعية الأصناف الفرعية هي أصناف ترث كل شيء من الصنف الأساسي. هذا يعني أنّ الأصناف الفرعية قادرة على الاستفادة من توابع ومتغيرات الصنف الأساسي. على سبيل المثال، سيتمكن الصنف الفرعي ‎Goldfish‎ المشتق من الصنف ‎Fish‎ من استخدام التابع ‎swim()‎ المُعرّف في ‎Fish‎ دون الحاجة إلى التصريح عنه. يمكننا النظر إلى الأصناف الفرعية على أنها أقسام من الصنف الأساسي. فإذا كان لدينا صنف فرعي يسمى ‎Rhombus‎ (معيّن)، وصنف أساسي يسمى ‎Parallelogram‎ (متوازي الأضلاع)، يمكننا القول أنّ المعين (‎Rhombus‎) هو متوازي أضلاع (‎Parallelogram‎). يبدو السطر الأول من الصنف الفرعي مختلفًا قليلًا عن الأصناف غير الفرعية، إذ يجب عليك تمرير الصنف الأساسي إلى الصنف الفرعي كمعامل: class Trout(Fish): الصنف ‎Trout‎ هو صنف فرعي من ‎Fish‎. يدلنا على هذا الكلمةُ ‎Fish‎ المُدرجة بين قوسين. يمكننا إضافة توابع جديدة إلى الأصناف الفرعية، أو إعادة تعريف التوابع الخاصة بالصنف الأساسي، أو يمكننا ببساطة قبول التوابع الأساسية الافتراضية باستخدام الكلمة المفتاحية ‎pass‎، وهو ما سنفعله في المثال التالي: ... class Trout(Fish): pass يمكننا الآن إنشاء كائن من الصنف ‎Trout‎ دون الحاجة إلى تعريف أي توابع إضافية. ... class Trout(Fish): pass terry = Trout("Terry") print(terry.first_name + " " + terry.last_name) print(terry.skeleton) print(terry.eyelids) terry.swim() terry.swim_backwards() لقد أنشأنا كائنًا باسم ‎terry‎ من الصنف ‎Trout‎، والذي سيستخدم جميع توابع الصنف ‎Fish‎ وإن لم نعرّفها في الصنف الفرعي ‎Trout‎. يكفي أن نمرر القيمة ‎"Terry"‎ إلى المتغير ‎first_name‎، أما المتغيرات الأخرى فقد جرى تهيئتها سلفًا. عند تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: Terry Fish bone False The fish is swimming. The fish can swim backwards. لننشئ الآن صنفًا فرعيًا آخر يعرّف تابعًا خاصا به. سنسمي هذا الصنف ‎Clownfish‎. سيسمح التابع الخاص به بالتعايش مع شقائق النعمان البحري: ... class Clownfish(Fish): def live_with_anemone(self): print("The clownfish is coexisting with sea anemone.") دعنا ننشئ الآن كائنًا آخر من الصنف ‎Clownfish‎: ... casey = Clownfish("Casey") print(casey.first_name + " " + casey.last_name) casey.swim() casey.live_with_anemone() عند تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: Casey Fish The fish is swimming. The clownfish is coexisting with sea anemone. تُظهر المخرجات أنّ الكائن ‎casey‎ المستنسخ من الصنف ‎Clownfish‎ قادر على استخدام التابعين ‎__init__()‎ و ‎swim()‎ الخاصين بالصنف ‎Fish‎، إضافة إلى التابع ‎live_with_anemone()‎ الخاص بالصنف الفرعي. إذا حاولنا استخدام التابع ‎live_with_anemone()‎ في الكائن ‎Trout‎، فسوف يُطلق خطأ: terry.live_with_anemone() AttributeError: 'Trout' object has no attribute 'live_with_anemone' ذلك أنَّ التابع ‎live_with_anemone()‎ ينتمي إلى الصنف الفرعي ‎Clownfish‎ فقط، وليس إلى الصنف الأساسي ‎Fish‎. ترث الأصناف الفرعية توابع الصنف الأساسي الذي اشتُقَّت منه، لذا يمكن لكل الأصناف الفرعية استخدام تلك التوابع. إعادة تعريف توابع الصنف الأساسي في المثال السابق عرّفنا الصنف الفرعي ‎Trout‎ الذي استخدم الكلمة المفتاحية ‎pass‎ ليرث جميع سلوكيات الصنف الأساسي ‎Fish‎، وعرّفنا كذلك صنفًا آخر ‎Clownfish‎ يرث جميع سلوكيات الصنف الأساسي، ويُنشئ أيضًا تابعًا خاصًا به. قد نرغب في بعض الأحيان في استخدام بعض سلوكيات الصنف الأساسي، ولكن ليس كلها. يُطلَق على عملية تغيير توابع الصنف الأساسي «إعادة التعريف» (Overriding). عند إنشاء الأصناف الأساسية أو الفرعية، فلا بد أن تكون لك رؤية عامة لتصميم البرنامج حتى لا تعيد تعريف التوابع إلا عند الضرورة. سننشئ صنفًا فرعيًا ‎Shark‎ مشتقًا من الصنف الأساسي ‎Fish‎، الذي سيمثل الأسماك العظمية بشكل أساسي، لذا يتعين علينا إجراء تعديلات على الصنف ‎Shark‎ المخصص في الأصل للأسماك الغضروفية. من منظور تصميم البرامج، إذا كانت لدينا أكثر من سمكة غير عظمية واحدة، فيُستحب أن ننشئ صنفًا خاصًا بكل نوع من هذين النوعين من الأسماك. تمتلك أسماك القرش، على عكس الأسماك العظمية، هياكل مصنوعة من الغضاريف بدلاً من العظام. كما أنّ لديها جفونًا، ولا تستطيع السباحة إلى الوراء، كما أنها قادرة على المناورة للخلف عن طريق الغوص. على ضوء هذه المعلومات، سنعيد تعريف الباني ‎__init__()‎ والتابع ‎swim_backwards()‎. لا نحتاج إلى تعديل التابع ‎swim()‎ لأنّ أسماك القرش يمكنها السباحة. دعنا نلقي نظرة على هذا الصنف الفرعي: ... class Shark(Fish): def __init__(self, first_name, last_name="Shark", skeleton="cartilage", eyelids=True): self.first_name = first_name self.last_name = last_name self.skeleton = skeleton self.eyelids = eyelids def swim_backwards(self): print("The shark cannot swim backwards, but can sink backwards.") لقد أعدنا تعريف المعاملات التي تمت تهيئتها في التابع ‎__init__()‎، فأخذ المتغير ‎last_name‎ القيمة ‎"Shark"‎، كما أُسنِد إلى المتغير ‎skeleton‎ القيمة ‎"cartilage"‎، فيما أُسنِدَت القيمة المنطقية ‎True‎ إلى المتغير ‎eyelids‎. يمكن لجميع نُسخ الصنف إعادة تعريف هذه المعاملات. يطبع التابع ‎swim_backwards()‎ سلسلة نصية مختلفة عن تلك التي يطبعها في الصنف الأساسي ‎Fish‎، لأنّ أسماك القرش غير قادرة على السباحة للخلف كما تفعل الأسماك العظمية. يمكننا الآن إنشاء نسخة من الصنف الفرعي ‎Shark‎، والذي سيستخدم التابع ‎swim()‎ الخاص بالصنف الأساسي ‎Fish‎: ... sammy = Shark("Sammy") print(sammy.first_name + " " + sammy.last_name) sammy.swim() sammy.swim_backwards() print(sammy.eyelids) print(sammy.skeleton) عند تنفيذ هذه الشيفرة، سنحصل على المخرجات التالية: Sammy Shark The fish is swimming. The shark cannot swim backwards, but can sink backwards. True cartilage لقد أعاد الصنف الفرعي ‎Shark‎ تعريف التابعين ‎__init__()‎ و ‎swim_backwards()‎ الخاصين بالصنف الأساسي ‎Fish‎، وورث في نفس الوقت التابع ‎swim()‎ الخاص بالصنف الأساسي. الدالة ‎super()‎ يمكنك باستخدام الدالة ‎super()‎ الوصول إلى التوابع الموروثة التي أُعيدت كتابتها. عندما نستخدم الدالة ‎super()‎، فإننا نستدعي التابع الخاص بالصنف الأساسي لاستخدامه في الصنف الفرعي. على سبيل المثال، قد نرغب في إعادة تعريف جانب من التابع الأساسي وإضافة وظائف معينة إليه، ثم بعد ذلك نستدعي التابع الأساسي لإنهاء بقية العمل. في برنامج خاص بتقييم الطلاب مثلًا، قد نرغب في تعريف صنف فرعي ‎Weighted_grade‎ يرث الصنف الأساسي ‎Grade‎، ونعيد فيه تعريف التابع ‎calculate_grade()‎ الخاص بالصنف الأساسي من أجل تضمين شيفرة خاصة بحساب التقدير المرجّح (weighted grade)، مع الحفاظ على بقية وظائف الصنف الأساسي. عبر استدعاء التابع ‎super()‎، سنكون قادرين على تحقيق ذلك. عادة ما يُستخدم التابع ‎super()‎ ضمن التابع ‎__init__()‎، لأنّه المكان الذي ستحتاج فيه على الأرجح إلى إضافة بعض الوظائف الخاصة إلى الصنف الفرعي قبل إكمال التهيئة من الصنف الأساسي. لنضرب مثلًا لتوضيح ذلك، دعنا نعدّل الصنف الفرعي ‎Trout‎. نظرًا لأنّ سمك السلمون المرقَّط من أسماك المياه العذبة، فلنضف متغيرًا اسمه ‎water‎ إلى التابع ‎__init__()‎، ولنُعطه القيمة ‎"freshwater"‎، ولكن مع الحفاظ على باقي متغيرات ومعاملات الصنف الأساسي: ... class Trout(Fish): def __init__(self, water = "freshwater"): self.water = water super().__init__(self) ... لقد أعدنا تعريف التابع ‎__init__()‎ في الصنف الفرعي ‎Trout‎، وغيرنا سلوكه موازنةً بالتابع ‎__init__()‎ المُعرَّف سلفًا في الصنف الأساسي ‎Fish‎. لاحظ أننا استدعينا التابع ‎__init__()‎ الخاص بالصنف ‎Fish‎ بشكل صريح ضمن التابع ‎__init__()‎ الخاص بالصنف ‎Trout‎،. بعد إعادة تعريف التابع، لم نعد بحاجة إلى تمرير ‎first_name‎ كمعامل إلى ‎Trout‎، وفي حال فعلنا ذلك، فسيؤدي ذلك إلى إعادة تعيين ‎freshwater‎ بدلاً من ذلك. سنُهيِّئ بعد ذلك الخاصية ‎first_name‎ عن طريق استدعاء المتغير في الكائن خاصتنا. الآن يمكننا استدعاء متغيرات الصنف الأساسي التي تمت تهيئتها، وكذلك استخدام المتغير الخاص بالصنف الفرعي: ... terry = Trout() # تهيئة الاسم الأول terry.first_name = "Terry" # super() الخاص بالصنف الأساسي عبر __init__() استخدام print(terry.first_name + " " + terry.last_name) print(terry.eyelids) # المعاد تعريفها في الصنف الفرعي __init__() استخدام print(terry.water) # الخاص بالصنف الأساسي swim() استخدام التابع terry.swim() سنحصل على المخرجات التالية: Terry Fish False freshwater The fish is swimming. تُظهر المخرجات أنّ الكائن ‎terry‎ المنسوخ من الصنف الفرعي ‎Trout‎ قادر على استخدام المتغير ‎water‎ الخاص بتابع الصنف الفرعي ‎__init__()‎، إضافة إلى استدعاء المتغيرات ‎first_name‎ و ‎last_name‎ و ‎eyelids‎ الخاصة بالتابع ‎__init__()‎ المُعرَّف في الصنف الأساسي ‎Fish‎. يسمح لنا التابع ‎super()‎ المُضمن في بايثون باستخدام توابع الصنف الأساسي حتى بعد إعادة تعريف تلك التوابع في الأصناف الفرعية. الوراثة المُتعدِّدة (Multiple Inheritance) المقصود بالوراثة المتعددة هي قدرة الصنف على أن يرث الخاصيات والتوابع من أكثر من صنف أساسي واحد. هذا من شأنه تقليل التكرار في البرامج، ولكنه يمكن أيضًا أن يُعقِّد العمل، لذلك يجب استخدام هذا المفهوم بحذر. لإظهار كيفية عمل الوراثة المتعددة، دعنا ننشئ صنفًا فرعيًا ‎Coral_reef‎ يرث من الصنفين ‎Coral‎ و ‎Sea_anemone‎. يمكننا إنشاء تابع في كل صنف أساسي، ثم استخدام الكلمة المفتاحية ‎pass‎ في الصنف الفرعي ‎Coral_reef‎: class Coral: def community(self): print("Coral lives in a community.") class Anemone: def protect_clownfish(self): print("The anemone is protecting the clownfish.") class CoralReef(Coral, Anemone): pass يحتوي الصنف ‎Coral‎ على تابع يسمى ‎community()‎، والذي يطبع سطرًا واحدًا، بينما يحتوي الصنف ‎Anemone‎ على تابع يسمى ‎protect_clownfish()‎، والذي يطبع سطرًا آخر. سنُمرِّر الصنفين كلاهما بين قوسين في تعريف الصنف CoralReef، ما يعني أنه سيرث الصنفين معًا. دعنا الآن ننشئ كائنًا من الصنف CoralReef: ... great_barrier = CoralReef() great_barrier.community() great_barrier.protect_clownfish() الكائن ‎great_barrier‎ مُشتقٌ الصنف ‎CoralReef‎، ويمكنه استخدام التوابع من كلا الصنفين الأساسيين. عند تنفيذ البرنامج، سنحصل على المخرجات التالية: Coral lives in a community. The anemone is protecting the clownfish. تُظهِر المخرجات أنَّ التوابع من كلا الصنفين الأساسيين استُخدِما بفعالية في الصنف الفرعي. تسمح لنا الوراثة المُتعدِّدة بإعادة استخدام الشيفرات البرمجية المكتوبة في أكثر من صنف أساسي واحد. وإذا تم تعريف التابع نفسه في أكثر من صنف أساسي واحد، فإنّ الصنف الفرعي سيستخدم التابع الخاص بالصنف الأساسي الذي ظهر أولًا في قائمة الأصناف المُمرَّرة إليه عند تعريفه. رغم فوائدها الكثيرة وفعاليتها، إلا أنَّ عليك توخي الحذر في استخدام الوراثة المُتعدِّدة، حتى لا ينتهي بك الأمر بكتابة برامج مُعقَّدة وغير مفهومة للمبرمجين الآخرين. خلاصة تعلمنا في هذا الدرس كيفية إنشاء أصناف أساسية وفرعية، وكيفية إعادة تعريف توابع وخاصيات الأصناف الأساسية داخل الأصناف الفرعية باستخدام التابع ‎super()‎، إضافة إلى مفهوم الوراثة المتعددة. الوراثة هي إحدى أهم ميزات البرمجة الكائنية التي تجعلها متوافقة مع مبدأ DRY (لا تكرر نفسك)، وهذا يحسن إنتاجية المبرمجين، ويساعدهم على تصميم برامج فعالة وواضحة. هذه المقالة جزء من سلسة مقالات حول تعلم البرمجة في بايثون 3. ترجمة -وبتصرّف- للمقال Understanding Class Inheritance in Python 3 لصاحبته Lisa Tagliaferri اقرأ أيضًا المقالة التالية: كيفية تطبيق التعددية الشكلية (Polymorphism) على الأصناف المقالة السابقة: فهم متغيرات الأصناف والنسخ في بايثون 3 المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون
  15. تسمح البرمجة الكائنية باستخدام متغيرات على مستوى الصنف، أو على مستوى النسخة (instance). المتغيرات هي رموز (symbols) تدل على قيمة تستخدمها في برنامجك. يشار إلى المتغيرات على مستوى الصنف باسم متغيرات الصنف (class variables)، في حين تسمى المتغيرات الموجودة على مستوى النسخة متغيرات النسخة (instance variables). إذا توقعت أن يكون المتغير متسقًا في جميع نسخ الصنف، أو عندما تود تهيئة المتغير، فالأفضل أن تُعرِّف ذلك المتغير على مستوى الصنف. أما إن كنت تعلم أن المتغير سيختلف من نسخة إلى أخرى، فالأفضل أن تعرفه على مستوى النسخة. يسعى أحد مبادئ تطوير البرمجيات هو مبدأ DRY (اختصارًا للعبارة don’t repeat yourself، والذي يعني لا تكرر نفسك) إلى الحد من التكرار في الشيفرة. أي تلتزم البرمجة الكائنية بمبدأ DRY على تقليل التكرار في الشيفرة. ستتعلم في هذا الدرس كيفية استخدام متغيرات الصنف والنسخة في البرمجة الكائنية في بايثون. متغيرات الصنف تٌعرَّف متغيرات الصنف داخل الصنف وخارج كل توابعه وعادةً ما توضع مباشرة أسفل ترويسة الصنف، وقبل الباني (constructor) والتوابع الأخرى. ولمَّا كانت مملوكة للصنف نفسه، فستُشارَك مع جميع نُسَخ ذلك الصنف. وبالتالي، سيكون لها نفس القيمة بغض النظر عن النسخة، إلا إن كنت ستستخدم متغير الصنف لتهيئة متغير معيَّن. متغير الصنف يبدو كما يلي: class Shark: animal_type = "fish" في الشيفرة أعلاه أحلنا القيمة "fish" إلى المتغير animal_type. يمكننا إنشاء نسخة من الصنف Shark (سنطلق عليها new_shark)، ونطبع المتغير باستخدام الصياغة النقطية (dot notation): class Shark: animal_type = "fish" new_shark = Shark() print(new_shark.animal_type) لننفذ البرنامج: python shark.py سيعيد البرنامج قيمة المتغير: fish دعنا نضيف مزيدًا من متغيرات الصنف، ونطبعها: class Shark: animal_type = "fish" location = "ocean" followers = 5 new_shark = Shark() print(new_shark.animal_type) print(new_shark.location) print(new_shark.followers) يمكن أن تتألف متغيرات الصنف من أي نوع من البيانات المتاحة في بايثون تمامًا مثل أي متغير آخر. استخدمنا في هذا البرنامج السلاسل النصية والأعداد الصحيحة. لننفذ البرنامج مرة أخرى باستخدام الأمر python shark.py ونرى المخرجات: fish ocean 5 يمكن للنسخة new_shark الوصول إلى جميع متغيرات الصنف وطباعتها عند تنفيذ البرنامج. تُنشَأ متغيرات الصنف عند إنشاء الصنف مباشرةً (وليس عند إنشاء نسخة منه) وتحتل موضعًا لها في الذاكرة ويمكن لأي كائن مُشتَق (نسخة) من الصنف نفسه أن يصل إليها ويقرأ قيمتها. متغيرات النسخة تختلف متغيرات النسخة عن متغيرات الصنف أن النسخة المشتقة من الصنف هي من تملكها وليس الصنف نفسه أي تكون على مستوى النسخة وسيُنشَأ متغير مستقل في الذاكرة عند إنشاء كل نسخة. هذا يعني أنّ متغيرات النسخة ستختلف من كائن إلى آخر. تُعرَّف متغيرات النسخة ضمن التوابع على خلاف متغيرات الصنف. في مثال الصنف Shark أدناه، عّرفنا متغيري النسخة name و age: class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age عندما ننشئ كائنًا من الصنف Shark، سيتعيّن علينا تعريف هذه المتغيرات، عبر تمريرها كمعاملات ضمن الباني (constructor)، أو أي تابع آخر. class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age new_shark = Shark("Sammy", 5) كما هو الحال مع متغيرات الأصناف، يمكننا بالمثل طباعة متغيرات النسخة: class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age new_shark = Shark("Sammy", 5) print(new_shark.name) print(new_shark.age) عند تنفيذ البرنامج أعلاه باستخدام python shark.py، سنحصل على المخرجات التالية: Sammy 5 تتألف المخرجات التي حصلنا عليها من قيم المتغيرات التي هيّأناها لأجل الكائن new_shark. لننشئ كائنًا آخر من الصنف Shark يسمى stevie: class Shark: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age new_shark = Shark("Sammy", 5) print(new_shark.name) print(new_shark.age) stevie = Shark("Stevie", 8) print(stevie.name) print(stevie.age) يمرِّر الكائن stevie المعاملات إلى الباني لتعيين قيم متغيرات النسخة الخاصة به. تسمح متغيرات النسخة، المملوكة لكائنات الصنف، لكل كائن أو نسخة أن تكون لها متغيرات خاصة بها ذات قيم مختلفة عن بعضها بعضًا. العمل مع متغيرات الصنف والنسخة معًا غالبًا ما تُستخدم متغيرات الصنف ومتغيرات النسخة في نفس الشيفرة، ويوضح المثال التالي يستخدم الصنف Shark الذي أنشأناه سابقًا هذا الأمر. تشرح التعليقات في البرنامج كل خطوة من خطوات العملية. class Shark: # متغيرات الصنف animal_type = "fish" location = "ocean" # name و age باني مع متغيري النسخة def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age # followers تابع مع متغير النسخة def set_followers(self, followers): print("This user has " + str(followers) + " followers") def main(): # الكائن الأول، إعداد متغيرات النسخة في الباني sammy = Shark("Sammy", 5) # name طباعة متغير النسخة print(sammy.name) # location طباعة متغير الصنف print(sammy.location) # الكائن الثاني stevie = Shark("Stevie", 8) # name طباعة متغير النسخة print(stevie.name) # followers لتمرير متغير النسخة set_followers استخدام التابع stevie.set_followers(77) # animal_type طباعة متغير الصنف print(stevie.animal_type) if __name__ == "__main__": main() عند تنفيذ البرنامج باستخدام python shark.py، سنحصل على المخرجات التالية: Sammy ocean Stevie This user has 77 followers fish خلاصة في البرمجة الكائنية، يشار إلى المتغيرات المُعرَّفة على مستوى الصنف بمتغيرات الصنف، في حين تسمى المتغيرات المُعرّفة على مستوى الكائن بمتغيرات النسخة. يتيح لنا هذا التمييز استخدام متغيرات ذات قيم واحدة بينها عبر متغيرات الصنف، أو استخدام متغيرات مختلفة لكل كائن على حدة عبر متغيرات النسخة. كما يضمن استخدام المتغيرات الخاصة بالصنف أو النسخة أن تكون الشيفرة متوافقة مع مبدأ DRY. هذه المقالة جزء من سلسة مقالات حول تعلم البرمجة في بايثون 3. ترجمة -وبتصرّف- للمقال Understanding Class and Instance Variables in Python 3 لصاحبته Lisa Tagliaferri اقرأ أيضا المقالة التالية: وراثة الأصناف في بايثون 3 المقالة السابقة: كيفية إنشاء الأصناف وتعريف الكائنات في بايثون 3 المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون