Salta al contingut
Ridgun
Català
EnglishEspañolPortuguêsSvenskaCatalàGalegoEuskaraItaliano

09 El Llibre de Ridgun

La lib str — Manipulació de Text, Cerca i Format Tabular

09.1. Per què existeix la lib str? (El problema real i la filosofia Ridgun)

«Per què necessito una lib str escrita des de zero en Ridgun pur en lloc d'enllaçar una llibreria de C de tota la vida?»

Aquesta és la primera pregunta que es fa qualsevol enginyer de sistemes en arribar a str. I la resposta resumeix tota la filosofia de ridgun-libs:

Siguem sincers: en C manipular cadenes amb strtok i strncpy és caminar per un camp de mines de desbordaments de memòria i punters NULL, i en altres llenguatges acabes important tres paquets només per alinear columnes o repetir un separador en $O(\log N)$.

La lib str proporciona totes les primitives pures i immutables per cercar, retallar, dividir, unir, canviar majúscules/minúscules, repetir per duplicació binària $O(\log N)$ i emplenar cadenes.

En un ecosistema tradicional, resoldre les tasques del domini STR implica arrossegar dependències externes en C, lluitar amb punters crus, conversions opaques de tipus, excepcions no verificades o pauses impredictibles del recol·lector de brossa. En Ridgun, la lib str (src/main/ridgun/lib/str.rg) aborda el problema amb quatre principis innegociables:

  1. Declara import str (o import str as alias) a l'inici del fitxer: cada lib defineix el seu espai de noms module :: str i en mode --strict les funcions multi-paraula s'invoquen sempre amb espais naturals.
  2. Encadena les teves canonades d'esquerra a dreta amb ->: escriu entrada pas u -> pas dos -> resultat, fes servir màscares (+ _ _ +) per desestructurar seqüències i omet _ = en sentències seqüencials (o descarta amb -> ()).
  3. Recursió de cua amb TCO (Tail-Call Optimization): tots els recorreguts interns de str es compilen a bucles natius en espai de pila $O(1)$.
  4. Memòria determinista (RMM1 / RMM2): cada estructura intermèdia s'allibera en l'instant exacte en què acaba la seva última lectura, sense Garbage Collector.

09.2. Artefactes natius, importació i catàleg complet de l'API de str

A ridgun-libs, str és una lib de primera classe situada a src/main/ridgun/lib/str.rg (domini STR). En compilar amb stable bundle, s'empaqueta en tres formats natius:

ArtefacteRutaPropòsit
Bundle Ridguntarget/bundles/str.rglibDistribució i importació directa amb import str
Fitxer compilattarget/str.rgcArtefacte intermedi verificat per ridgunc
Objecte compartit ELF64target/libstr.soBiblioteca dinàmica nativa sense dependències de C ni libc

Cada lib declara el seu propi espai de noms amb module :: str: n'hi ha prou d'escriure import str (o import str as alias) a la capçalera i cridar les seves funcions amb espais naturals (la meva funcio x) i canonades -> (x la meva funcio -> resultat).

09.2.1. Resum de famílies funcionals de str

Signatura / Funció / TipusQuè fa i quan fer-la servir
str index of : String -> String -> IntPrimer índex de la subcadena (-1 si no existeix / 0 si és buida)
str contains / str starts with / str ends withPredicats Bool de subcadena, prefix i sufix
str trim / str trim left / str trim rightElimina espais en blanc ASCII ( , \t, \n, \r)
str split / str lines / str words / str joinDivideix en [String] i uneix llistes amb un separador
str replace / str to upper / str to lowerReemplaçament sense solapament i conversió ASCII de majúscules/minúscules
str repeat / str pad left / str pad rightRepetició en $O(\log N)$ i farciment de columnes a amplada fixa

09.2.2. Catàleg exhaustiu de tipus i signatures a src/main/ridgun/lib/str.rg

A continuació tens l'inventari complet de tipus algebraics (type), operadors (op ::) i signatures de funcions (fn ::) definits a src/main/ridgun/lib/str.rg (0 tipus, 0 operadors i 42 funcions):

#Funció / Signatura (fn ::)Tipus de Retorn
1fn :: is ascii space IntBool
2fn :: is ascii lower IntBool
3fn :: is ascii upper IntBool
4fn :: to upper code IntInt
5fn :: to lower code IntInt
6fn :: str index of from String String Int Int IntInt
7fn :: str index of String StringInt
8fn :: str ends with step String String Int IntBool
9fn :: str ends with String StringBool
10fn :: str is empty StringBool
11fn :: first non space idx String Int IntInt
12fn :: last non space end String IntInt
13fn :: str trim left StringString
14fn :: str trim right StringString
15fn :: str trim slice String Int IntString
16fn :: str trim StringString
17fn :: str is blank StringBool
18fn :: str replace step String String String IntString
19fn :: str replace String String StringString
20fn :: str split chars String Int Int [String][String]
21fn :: str split onech loop String Int Int Int Int [String][String]
22fn :: str split loop String String Int Int Int Int Int [String][String]
23fn :: str split step String String Int Int[String]
24fn :: str split String String[String]
25fn :: str join pair step [String] String [String][String]
26fn :: str join pairs [String] StringString
27fn :: str join [String] StringString
28fn :: upper char code String Int IntString
29fn :: upper char slice String IntString
30fn :: str to upper range String Int IntString
31fn :: str to upper StringString
32fn :: lower char code String Int IntString
33fn :: lower char slice String IntString
34fn :: str to lower range String Int IntString
35fn :: str to lower StringString
36fn :: str repeat loop String Int StringString
37fn :: str repeat String IntString
38fn :: pad fill unit StringString
39fn :: str pad left step String Int String IntString
40fn :: str pad left String Int StringString
41fn :: str pad right step String Int String IntString
42fn :: str pad right String Int StringString

09.3. Explorant str a fons: Exemples pas a pas de cada funcionalitat

No n'hi ha prou de veure la taula de signatures: explorarem cadascuna de les funcionalitats de la lib str mitjançant exemples progressius i executables en Ridgun. Començarem per les dues receptes tabulars d'ús quotidià i després recorrerem en detall tots els escenaris funcionals, transformacions i casos límit verificats a src/test/ridgun/test str.rg.

09.3.1. Exemple 1: Flux principal en estil tabular amb str

Observa com en Ridgun els signes = i els passos de transformació amb str queden alineats com una taula neta, sense variables mutables innecessàries ni efectes laterals ocults:

import str

fn :: normalizar cabecera String => String
      normalizar cabecera raw =
        raw str trim -> str to lower -> limpia
        limpia str split " " -> partes
        str join partes "-" -> slug
        str pad right slug 24 "."

09.3.2. Exemple 2: Composició segura i gestió de casos de vora

Tota funció de la lib str està dissenyada per compondre's amb guardes booleanes | i amb la resta de les 32 libs de ridgun-libs:

import str

fn :: extraer dominio String => String
      extraer dominio correo =
        str index of correo "@" -> pos
        | pos < 0   = "sin-dominio"
        | otherwise =
          correo str to lower -> minusc
          str replace minusc "@" " en "

09.3.3. Exemple 3: Cerca de subcadenes (str index of), sufixos (str ends with) i predicats de buit/blanc

En aquest exemple pràctic explorem de manera exhaustiva com es comporta str en aquest bloc funcional, incloent-hi entrades estàndard, combinacions de paràmetres i valors frontera:

fn :: test str search and predicates => ()
      test str search and predicates =
        assert equals (str index of "hello world" "world") 6 "AC1: index_of world"
        assert equals (str index of "hello world" "hello") 0 "AC1: index_of hello at 0"
        assert equals (str index of "ababa" "aba") 0 "AC1: index_of returns first occurrence"
        assert equals (str index of "hello" "xyz") (0 - 1) "AC1: index_of missing"
        assert equals (str index of "short" "much_longer_needle") (0 - 1) "AC1: needle longer than haystack -> -1"
        assert equals (str index of "" "a") (0 - 1) "AC1: non-empty needle in empty haystack -> -1"
        assert equals (str index of "" "") 0 "AC1: empty needle in empty haystack -> 0"
        assert equals (str index of "abc" "") 0 "AC1: empty needle -> 0"

        assert true (str ends with "archive.rglib" ".rglib") "AC1: ends_with true"
        assert true (str ends with "exact" "exact") "AC1: ends_with full string"
        assert true (str ends with "any" "") "AC1: ends_with empty suffix true"
        assert false (str ends with "archive.rg" ".rglib") "AC1: ends_with false"
        assert false (str ends with "short" "longer_suffix") "AC1: ends_with suffix longer than string"

        assert true (str is empty "") "AC1: is_empty true"
        assert false (str is empty " ") "AC1: space is not empty"
        assert true (str is blank "") "AC1: empty is blank"
        assert true (str is blank "   \t\n\r ") "AC1: whitespace-only is blank"
        assert false (str is blank "  x ") "AC1: non-whitespace is not blank"
        ()

09.3.4. Exemple 4: Retall d'espais (trim, trim left, trim right), reemplaçament (str replace), divisió (str split) i unió (str join)

En aquest exemple pràctic explorem de manera exhaustiva com es comporta str en aquest bloc funcional, incloent-hi entrades estàndard, combinacions de paràmetres i valors frontera:

fn :: test str trim replace and split => ()
      test str trim replace and split =
        assert equals (str trim "  \thi\n\r ") "hi" "AC2: str_trim mixed ASCII whitespace"
        assert equals (str trim "   \t\r\n") "" "AC2: str_trim all whitespace -> empty"
        assert equals (str trim "") "" "AC2: str_trim empty -> empty"
        assert equals (str trim "no_ws") "no_ws" "AC2: str_trim no whitespace"
        assert equals (str trim left "  abc  ") "abc  " "AC2: str_trim_left"
        assert equals (str trim right "  abc  ") "  abc" "AC2: str_trim_right"

        assert equals (str replace "a-b-c" "-" "_") "a_b_c" "AC2: str_replace single char"
        assert equals (str replace "aaaa" "aa" "b") "bb" "AC2: str_replace non-overlapping left-to-right"
        assert equals (str replace "Hello,World" "World" "") "Hello," "AC2: str_replace deletion to empty"
        assert equals (str replace "abc" "" "x") "abc" "AC2: str_replace empty old leaves string unchanged"
        assert equals (str replace "abc" "z" "y") "abc" "AC2: str_replace absent needle"

        assert equals (str split "a,b,c" ",") ["a", "b", "c"] "AC2: str_split comma"
        assert equals (str split "a,,b," ",") ["a", "", "b", ""] "AC2: str_split consecutive and trailing delim"
        assert equals (str split ",a" ",") ["", "a"] "AC2: str_split leading delim"
        assert equals (str split "a::b::c" "::") ["a", "b", "c"] "AC2: str_split multi-char delimiter"
        assert equals (str split "ab" "") ["a", "b"] "AC2: str_split empty delim splits chars"
        assert equals (str split "" "") [] "AC2: str_split empty string with empty delim -> []"

        assert equals (str join [] "::") "" "AC2: str_join empty list"
        assert equals (str join ["only"] "::") "only" "AC2: str_join singleton"
        assert equals (str join ["alpha", "beta", "gamma"] "::") "alpha::beta::gamma" "AC2: str_join 3 items"
        ()

09.3.5. Exemple 5: Conversió de caixa ASCII (to upper, to lower), repetició binària $O(\log N)$ (str repeat) i alineació tabular (pad left, pad right)

En aquest exemple pràctic explorem de manera exhaustiva com es comporta str en aquest bloc funcional, incloent-hi entrades estàndard, combinacions de paràmetres i valors frontera:

fn :: test str case repeat and padding => ()
      test str case repeat and padding =
        assert equals (str to upper "Abc! 123 xyz") "ABC! 123 XYZ" "AC3: str_to_upper"
        assert equals (str to lower "Abc! 123 XYZ") "abc! 123 xyz" "AC3: str_to_lower"
        assert equals (str to upper "") "" "AC3: str_to_upper empty"

        assert equals (str repeat "ab" 3) "ababab" "AC3: str_repeat 3"
        assert equals (str repeat "ab" 1) "ab" "AC3: str_repeat 1"
        assert equals (str repeat "ab" 0) "" "AC3: str_repeat 0"
        assert equals (str repeat "ab" (0 - 5)) "" "AC3: str_repeat negative -> empty"
        assert equals (str repeat "" 100) "" "AC3: str_repeat empty string -> empty"

        t0 = sys monotonic ms
        r64k = str repeat "x" 65536
        r256k = str repeat "x" 262144
        t1 = sys monotonic ms
        r8m = str repeat "x" 8000000
        assert equals (str len r64k) 65536 "AC3: str_repeat 65536 length"
        assert equals (str len r256k) 262144 "AC3: str_repeat 262144 length"
        assert equals (str len r8m) 8000000 "AC3: RG-052 str_repeat 8000000 exact length without 1 MiB cap"
        assert true ((t1 - t0) < 200) "AC3: LIB-9 str_repeat 64k+256k in < 200 ms"

        assert equals (str pad left "7" 3 "0") "007" "AC3: str_pad_left"
        assert equals (str pad right "7" 3 "0") "700" "AC3: str_pad_right"
        assert equals (str pad left "7" 4 "") "   7" "AC3: str_pad_left empty pad_ch defaults to space"
        assert equals (str pad left "7" 4 "xyz") "xxx7" "AC3: str_pad_left uses first char of pad_ch"
        assert equals (str pad left "1234" 3 "0") "1234" "AC3: str_pad_left already wider than width"
        assert equals (str pad right "1234" 3 "0") "1234" "AC3: str_pad_right already wider than width"
        ()

09.4. Sota el capó: com està construïda str en Ridgun pur (src/main/ridgun/lib/str.rg)

Un dels majors avantatges de ridgun-libs és que no hi ha caixes negres en C. Pots obrir src/main/ridgun/lib/str.rg i llegir exactament com està implementada cada operació fent servir pattern matching, arbres de guardes | / |. i recursió de cua (TCO). Vegem les peces clau de la seva implementació real:

09.4.1. Implementació interna: ASCII Classification Helpers

Fixa't en com str.rg estructura les signatures fn :: ... => ... primer i resol cada cas mitjançant equacions alineades i crides de cua:

module :: str

fn :: is ascii space Int  => Bool
      is ascii space code =
        code == 32 or code == 9 or code == 10 or code == 13

fn :: is ascii lower Int  => Bool
      is ascii lower code =  code >= 97 and code <= 122

fn :: is ascii upper Int  => Bool
      is ascii upper code =  code >= 65 and code <= 90

fn :: to upper code Int  => Int
      to upper code code =
        | is ascii lower code = code - 32
        | otherwise           = code

fn :: to lower code Int  => Int
      to lower code code =
        | is ascii upper code = code + 32
        | otherwise           = code

09.4.2. Implementació interna: Whitespace Trimming

Fixa't en com str.rg estructura les signatures fn :: ... => ... primer i resol cada cas mitjançant equacions alineades i crides de cua:

fn :: first non space idx String Int Int => Int
      first non space idx s idx len =
        | idx >= len                         = len
        | is ascii space (str char at s idx) = first non space idx s (idx + 1) len
        | otherwise                          = idx

fn :: last non space end String Int => Int
      last non space end s end =
        | end <= 0                                 = 0
        | is ascii space (str char at s (end - 1)) = last non space end s (end - 1)
        | otherwise                                = end

fn :: str trim left String => String
      str trim left s      =
        s str len -> len
        first non space idx s 0 len -> start
        str slice s start len

fn :: str trim right String => String
      str trim right s      =
        s str len -> len
        last non space end s len -> end
        str slice s 0 end

fn :: str trim slice String Int Int => String
      str trim slice s start end =
        | start >= end = ""
        | otherwise    = str slice s start end

fn :: str trim String => String
      str trim s      =
        s str len -> len
        first non space idx s 0 len -> start
        last non space end s len -> end
        str trim slice s start end

fn :: str is blank String => Bool
      str is blank s      =  s str trim -> str is empty

09.4.3. Implementació interna: String Splitting & Joining

Fixa't en com str.rg estructura les signatures fn :: ... => ... primer i resol cada cas mitjançant equacions alineades i crides de cua:

fn :: str split chars String Int Int [String] => [String]
      str split chars s idx slen acc =
        | idx >= slen = acc
        | otherwise   = str split chars s (idx + 1) slen (acc :: [str slice s idx (idx + 1)])

fn :: str split onech loop String Int Int Int Int [String] => [String]
      str split onech loop s d0 pos slen seg_start acc =
        | pos >= slen = acc :: [str slice s seg_start slen]
        | (str char at s pos) == d0 =
          seg = str slice s seg_start pos
          str split onech loop s d0 (pos + 1) slen (pos + 1) (acc :: [seg])
        | otherwise =
          str split onech loop s d0 (pos + 1) slen seg_start acc

fn :: str split loop String String Int Int Int Int Int [String] => [String]
      str split loop s delim d0 pos slen dlen seg_start acc =
        | pos + dlen > slen = acc :: [str slice s seg_start slen]
        | (str char at s pos) == d0 and (str slice s pos (pos + dlen)) == delim =
          seg = str slice s seg_start pos
          str split loop s delim d0 (pos + dlen) slen dlen (pos + dlen) (acc :: [seg])
        | otherwise =
          str split loop s delim d0 (pos + 1) slen dlen seg_start acc

fn :: str split step String String Int Int => [String]
      str split step s delim slen dlen =
        | dlen == 0 = str split chars s 0 slen []
        | dlen == 1 = str split onech loop s (str char at delim 0) 0 slen 0 []
        | otherwise = str split loop s delim (str char at delim 0) 0 slen dlen 0 []

fn :: str split String String => [String]
      str split s      delim  =
        str split step s delim (str len s) (str len delim)

fn :: str join pair step [String] String [String] => [String]
      str join pair step []         _   acc =  acc
      str join pair step (a:[])     _   acc =  acc :: [a]
      str join pair step (a:b:rest) sep acc =
        str join pair step rest sep (acc :: [a + sep + b])

fn :: str join pairs [String] String => String
      str join pairs []       _   =  ""
      str join pairs (x:[])   _   =  x
      str join pairs (x:y:[]) sep =  x + sep + y
      str join pairs xs       sep =
        str join pairs (str join pair step xs sep []) sep

fn :: str join [String] String => String
      str join xs       sep    =  str join pairs xs sep

09.4.4. Implementació interna: Repetition & Padding

Fixa't en com str.rg estructura les signatures fn :: ... => ... primer i resol cada cas mitjançant equacions alineades i crides de cua:

fn :: str repeat loop String Int String => String
      str repeat loop cur n acc =
        | n <= 0       = acc
        | (n % 2) == 1 = str repeat loop (cur + cur) (n / 2) (acc + cur)
        | otherwise    = str repeat loop (cur + cur) (n / 2) acc

fn :: str repeat String Int => String
      str repeat s      n   =
        | n <= 0 or (str len s) == 0 = ""
        | otherwise                  = str repeat loop s n ""

fn :: pad fill unit String => String
      pad fill unit pad_ch =
        | (str len pad_ch) == 0 = " "
        | otherwise             = str slice pad_ch 0 1

fn :: str pad left step String Int String Int => String
      str pad left step s width pad_ch slen =
        | slen >= width = s
        | otherwise     = (str repeat (pad fill unit pad_ch) (width - slen)) + s

fn :: str pad left String Int String => String
      str pad left s width pad_ch =
        str pad left step s width pad_ch (str len s)

fn :: str pad right step String Int String Int => String
      str pad right step s width pad_ch slen =
        | slen >= width = s
        | otherwise     = s + (str repeat (pad fill unit pad_ch) (width - slen))

fn :: str pad right String Int String => String
      str pad right s width pad_ch =
        str pad right step s width pad_ch (str len s)

09.5. Garanties algorísmiques, memòria RMM1/RMM2 i les 5 Regles d'Or de str

  • Garantia algorísmica i de seguretat: Repetició en $O(\log N)$ mitjançant duplicació de cadenes, predicats segurs davant agulles buides i zero mutació al lloc.
  • Complexitat de pila $O(1)$ amb TCO: Tots els bucles recursius a src/main/ridgun/lib/str.rg estan en posició de cua, de manera que ridgunc els compila a salts natius sense creixement de pila.
  • Memòria determinista (RMM1/RMM2): Zero pauses de recol·lector de brossa; totes les estructures intermèdies s'alliberen de forma determinista en sortir de l'àmbit.
  • Verificació contínua: Provada exhaustivament amb stable check i la suite automatitzada src/test/ridgun/test str.rg.

Les 5 Regles d'Or en programar amb str

  1. Declara import str a l'inici del fitxer i aprofita l'equivalència entre espais i guions baixos perquè el teu codi es llegeixi com a prosa.
  2. Alinea les teves canonades de dades amb =: encadena les crides a str en passos amb nom propi i deixa que stable format alineï les columnes.
  3. Aprofita les funcions totals de str a les teves guardes |: comprova els valors de retorn o desembolica els ADTs amb pattern matching en lloc d'assumir que l'entrada externa sempre és vàlida.
  4. Evita copiar grans estructures si només necessites consultar un camp: recorda que en RMM2 els arguments d'entrada no incrementen ni decrementen comptadors (+0 / -0).
  5. Combina str amb test (import test): escriu sempre assercions amb assert equals o assert true per fixar els invariants del teu domini.

Al Capítol 10 passarem a explorar en profunditat la lib math (La lib math — Aritmètica Segura, Teoria de Nombres i Estadística).