Learn Prolog Now 翻譯 - 第十二章 - 文件相關操做 - 第一節， 使用不一樣文件組織程序

學習到這個階段，你可能已經使用append/3和member/2寫了不少程序。你可能每次都須要將它們的實現代碼拷貝到使用它們的程序文件中。並且，通過幾回這樣作以後，你就會感受每次不停的拷貝是很是重複和麻煩的事情。若是你能夠在一個文件中定義它們，而後在須要的地方使用，這將會是使人愉快的，並且也是更加合理的作法。固然，Prolog提供了這樣的方式去組織程序。

程序中的讀操做

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事實上，你已經知道有一種方式，能夠告訴Prolog讀取文件中的謂詞定義，以下：

[FileName1]

而且這個命令能夠告訴Prolog對文件中的內容進行編譯。可是有兩件有用的事情你也應該知道：第一，你能夠一次編譯多個文件：

[FileName1, FileName2, ..., FileNameN]

第二，更爲重要的是，文件編譯不只僅能夠用於交互環境，若是你將下面代碼：

:- [FileName1, FileName2, ..., FileNameN].

放在你的程序代碼文件頭部（好比命名爲main.pl的文件），那麼事實上你是告訴Prolog首先編譯列出的文件，而後再讀取程序的其餘部分。

這個特性給予了咱們重用謂詞的簡單方式。好比，假設你將全部基礎列表操做相關的謂詞放在一個文件中（好比append/3，member/2，reverse/2等等），名字是listPredicates.pl，若是你想要使用它們，能夠這麼輸入：

:- [listPredicates].

到須要使用它們的程序文件的開頭。Prolog將會編譯listPredicates當讀取程序文件時，因此listPredicates中定義的全部謂詞能可用了。

這裏有一點須要注意的，當Prolog裝載讀取文件時，它不會檢查這些文件是否已經編譯過。若是文件中的謂詞已經存在在知識庫中，由於文件在以前已經編譯過，Prolog仍是會從新編譯它們，雖然這徹底沒有必要。並且在編譯很是大的文件時，會致使性能的損耗。

內置的謂詞 ensure_loaded/1 能夠更加智能的加載讀取文件，它的效果和以前的一致，使用以下：

:- ensure_loaded([listPredicates]).

Prolog將會檢查listPredicates.pl是否已經加載過，而且當文件有修改時，纔會再次加載。

模塊

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如今設想你正在寫一個程序進行電影知識庫的管理。你已經設計了一個謂詞printActors用於打印一部電影的主要演員，以及一個謂詞printMovies用於打印某個導演的全部電影。兩個不一樣的定義儲存在不一樣的文件中，名爲printActors.pl和printMovies.pl，同時兩個文件都有名爲displayList/1的輔助謂詞。下面是第一個文件內容：

% This is the file: printActors.pl
printActors(File) :-
    setof(Actor, starring(Actor, File), List),
    displayList(List).

displayList([]) :- nl.
displayList([X | L]) :- 
    write(X), tab(1),
    displayList(L).

下面是第二個文件內容：

% This is the file: printMovies.pl

printMovies(Director) :-
    setof(File, directed(Director, File), List),
    displayList(List).

displayList([]) :- nl.
displayList([X | L]) :- 
    write(X), nl,
    displayList(L).

注意displayList/1在兩個文件中有不一樣的定義：打印演員是用按行的方式（使用tab/1），而打印電影是用按列的方式（使用nl/0）。這會讓Prolog困惑嗎？讓咱們看看，咱們使用下面的代碼將兩個文件同時加載：

% This is the file: main.pl

:- [printActors].
:- [printMovies].

上面的代碼寫在main.pl文件的開頭，編譯主程序文件會報出以下的提示信息：

?- [main].
{consulting main.pl...}
{consulting printActors.pl...}
{printActors.pl consulted, 10 msec 296 bytes}
{consulting printMovies.pl...}
The procedure displayList/1 is being redefined.
    Old file: printActors.pl
    New file: printMovies.pl
Do you really want to redefine it? (y, n, p, or ?)

發生了什麼？因爲printActors.pl和printMovies.pl兩個文件都定義了名爲displayList/1的謂詞，因此Prolog須要選擇其中的一個定義（同一謂詞在知識庫中不能有不一樣的定義）。

如何解決這個問題呢？在有些狀況下，你可能真的須要從新定義謂詞。可是如今你不能——由於打印演員和打印電影但願使用不一樣的方式進行。有一種解決方法是：給其中一個謂詞另一個名字。可是這個方法是很笨拙的。你但願每一個文件都是邏輯自包含的程序實體，不但願浪費時間和精力爲了其餘文件而進行謂詞的從新命名。因此獲取概念獨立性最天然的方式是使用Prolog的模塊系統。

模塊從根本上容許隱藏謂詞定義。你能夠決定哪些謂詞應該是對外公開的（即，能夠由其餘文件的程序來調用），以及哪些謂詞應該是私有的（即，只能在模塊內部調用）。這樣的話，就不容許在模塊外部調用私有的謂詞，這樣兩個模塊內部名字同樣的私有謂詞就不會發生衝突了。在咱們的例子中，displayList/1這個謂詞是私有謂詞的最好候選：它都是在各自的文件中起輔助做用的，而且兩個實現之間沒有任何關聯。

能夠將文件轉換爲模塊，只須要在文件開頭進行模塊聲明。模塊聲明的形式以下：

:- module(ModuleName, List_of_Predicates_to_be_Exported).

上面的聲明指定了模塊的名字，及其公共謂詞的列表，即你但願導出的謂詞列表。這些謂詞是可以在模塊外部被訪問的。

讓咱們將電影知識庫程序的文件模塊化。咱們只須要在第一個文件的開頭包含下面一行：

% This is ths file: printActors.pl

:- module(printActors, [printActors/1]).

printMovies(Director) :-
    setof(File, directed(Director, File), List),
    displayList(List).

displayList([]) :- nl.
displayList([X | L]) :- 
    write(X), nl,
    displayList(L).

這裏咱們定義了一個稱爲printActors的模塊，有一個公共謂詞printActors/1。謂詞displayList/1僅僅在模塊printActors內部可見，因此它的定義不會對其餘模塊有任何影響。

相似地，咱們能夠將第二個文件也模塊化：

% This is the file: printMovies.pl

:- module(printMovies, [printMovies/1]).

printMovies(Director) :-
    setof(File, directed(Director, File), List),
    displayList(List).

displayList([]) :- nl.
displayList([X | L]) :- 
    write(X), nl,
    displayList(L).

一樣地，displayList/1的定義只在printMovies這個模塊中可見，因此在加載兩個模塊文件中Prolog不會出現衝突和崩潰了。

可使用內置謂詞use_module/1加載模塊，模塊中全部公共謂詞都會被導入到當前知識庫中。換種說法，全部公共謂詞都是可以訪問的。修改main.pl文件：

:- use_module(printActors).
:- use_module(printMovies).

若是你不但願使用模塊中的全部公開謂詞，而只是其中的一部分，你可使用兩個參數版本的use_module，其中第二個參數是你真正但願使用的公開謂詞列表，以下：

% This is the file: main.pl

:- use_module(printActors, [printActors/1]).
:- use_module(printMovies, [printMovies/1]).

在main文件的頭部，咱們顯式地指出須要使用的謂詞是：printActors/1和printMovies/1，並且不須要其餘的謂詞（固然在這個例子中，也沒有其餘公開的謂詞可使用了）。

庫

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不少通用的謂詞在大多數Prolog實現中，已經經過一種或者多種方式預先定義了。若是你在使用SWI Prolog，可能已經注意到諸如append/3和member/2這些謂詞已是系統的組成部分。這是SWI Prolog特有的。其餘一些Prolog的實現，好比SICStus，並無內置這些謂詞，都是經過庫的方式提供的。

庫是定義了通用謂詞的一些模塊，而且可以使用相同的命令進行加載使用。當你指定想要使用的特定庫名字時，你必需要告訴Prolog將模塊做爲庫的形式來加載，這樣Prolog才知道去什麼地方找到這些模塊（即，Prolog有特定的存放庫的路徑，並非程序代碼所在的路徑）。好比，在程序文件的頭部輸入下面的命令：

:- use_module(library(lists)).

將會告訴Prolog加載名字爲lists的庫。在SICStus Prolog中，這個庫包含了一系列通用的列表處理謂詞。

庫十分有用而且可以提升開發效率。並且，庫中的代碼都是優秀程序員寫的，幾乎都是執行效率很高，而且錯誤不多的。可是不一樣的Prolog實現中，庫的組織和實現的謂詞並無統一的標準。這意味着若是你想要你的程序運行在不一樣的Prolog實現下，定義本身的庫模塊是更加容易和效率的，這樣不用嘗試去理解和解決不一樣Prolog實現下的兼容性問題。