2º marzo 2021

Iteratori

Gli oggetti iterabili sono una generalizzazione degli array. Questo concetto consente a qualsiasi oggetto di essere utilizzato in un ciclo for..of.

Ovviamente, gli array sono oggetti iterabili. Ma ci sono molti altri oggetti integrati, che sono altresì iterabili. Ad esempio, le stringhe.

Se un oggetto rappresenta una collezione (lista, insieme) di qualcosa, allora for..of è un ottimo modo per eseguire un ciclo, quindi ora vedremo come farlo funzionare correttamente.

Symbol.iterator

Possiamo spiegare meglio il funzionamento degli oggetti iterabili costruendone uno nostro.

Ad esempio, abbiamo un oggetto, che non è un array, ma sembra essere adatto ad un for..of.

Come un oggetto range che rappresenta un intervallo numerico:

let range = {
  from: 1,
  to: 5
};

// Vorremmo che il for..of funzioni:
// for(let num of range) ... num=1,2,3,4,5

Per rendere iterabile l’oggetto range (e poter quindi utilizzare correttamente for..of) abbiamo bisogno di aggiungervi un metodo chiamato Symbol.iterator (uno speciale simbolo integrato).

  1. Quando for..of inizia, prova a chiamare questo metodo (o ritorna un errore se non lo trova). Il metodo deve ritornare un iteratore – un oggetto con il metodo next.
  2. La possibilità di avanzare di for..of funziona solamente con l’oggetto ritornato.
  3. Quando for..of vuole il prossimo valore, chiama next() su quell’oggetto.
  4. Il risultato di next() deve avere la forma {done: Boolean, value: any}, dove done=true significa che l’iterazione è completa, altrimenti value deve contenere il valore successivo.

Qui l’implementazione completa per range:

let range = {
  from: 1,
  to: 5
};

// 1. la chiamata a for..of inizialmente chiama questo
range[Symbol.iterator] = function() {

  // ...ritorna l'oggetto iteratore:
  // 2. Da qui in poi, for..of lavora solamente con questo iteratore, richiedendogli il prossimo valore
  return {
    current: this.from,
    last: this.to,

    // 3. next() viene invocato ad ogni iterazione del ciclo for..of
    next() {
      // 4. dovrebbe ritornare il valore sotto forma di oggetto {done:.., value :...}
      if (this.current <= this.last) {
        return { done: false, value: this.current++ };
      } else {
        return { done: true };
      }
    }
  };
};

// ora funziona !
for (let num of range) {
  alert(num); // 1, poi 2, 3, 4, 5
}

Da notare la caratteristica fondamentale degli oggetti iterabili: un importante separazione di concetti:

  • Il range stesso non possiede un metodo next().
  • Invece, un altro oggetto, detto “iteratore”, viene creato dalla chiamata range[Symbol.iterator](), e gestisce l’intera iterazione.

Quindi, l’oggetto iteratore è separato da quello su cui itera.

Tecnicamente, per rendere il codice più semplice, potremmo unirli e utilizzare range stesso.

Come nel seguente codice:

let range = {
  from: 1,
  to: 5,

  [Symbol.iterator]() {
    this.current = this.from;
    return this;
  },

  next() {
    if (this.current <= this.to) {
      return { done: false, value: this.current++ };
    } else {
      return { done: true };
    }
  }
};

for (let num of range) {
  alert(num); // 1, poi 2, 3, 4, 5
}

Ora range[Symbol.iterator]() ritorna l’oggetto range stesso: questo ha il metodo next() necessario e memorizza il progresso dell’iterazione in this.current. Più corto? Sì. E molte volte può andare bene.

Il lato negativo è che ora è impossibile avere due cicli for..of che iterano sull’oggetto contemporaneamente: infatti condividerebbero lo stesso stato di iterazione, poiché c’è solo un oggetto iteratore – l’oggetto stesso. In ogni caso due cicli for..of simultanei sono molto rari, persino in alcuni scenari asincroni.

Iteratori infiniti

Sono possibili anche iteratori infiniti. Ad esempio, l’oggetto range diventa infinito quando range.to = Infinity. Oppure possiamo creare un oggetto iterabile che generi un’infinita sequenza di numeri pseudo-casuali.

Non c’è alcun limite per next: può ritornare più e più valori.

Ovviamente, il ciclo for..of diventerebbe infinito. Possiamo comunque fermarlo con break.

Le stringhe sono iterabili

Gli array e le stringhe sono gli oggetti su cui si utilizzano di più gli iteratori.

Per una stringa, for..of itera sui caratteri:

for (let char of "test") {
  // attivato 4 volte: una volta per ogni carattere
  alert( char ); // t, poi e, poi s, poi t
}

E funziona correttamente anche con le coppie surrogate!

let str = '𝒳😂';
for (let char of str) {
    alert( char ); // 𝒳, e poi 😂
}

Chiamare un iteratore esplicitamente

Normalmente, il funzionamento degli iteratori è nascosto al codice esterno. C’è un ciclo for..of , che funziona, e questo è tutto ciò che serve sapere.

Ma per approfondire, vediamo come creare esplicitamente un iteratore.

Proveremo ad iterare su una stringa allo stesso modo di un ciclo for..of, ma con una chiamata diretta. Questo codice crea un iteratore per stringhe e lo richiama “manualmente”:

let str = "Hello";

// fa la stessa cosa di
// for (let char of str) alert(char);

let iterator = str[Symbol.iterator]();

while (true) {
  let result = iterator.next();
  if (result.done) break;
  alert(result.value); // stampa i caratteri uno ad uno
}

Raramente è necessario, ma ci fornisce maggiore controllo sul processo di iterazione rispetto a for..of. Ad esempio, possiamo dividere il processo di iterazione: eseguiamo un paio di iterazioni, ci fermiamo, facciamo altro, e riprendiamo l’iterazione.

Iteratori e simil-array

Ci sono due termini ufficiali che sembrano simili, ma sono diversi. Dobbiamo essere certi di aver ben capito la differenza per evitare confusione.

  • Gli oggetti iterabili sono oggetti che implementano il metodo Symbol.iterator, come descritto sopra.
  • Array-like (simil-array) sono oggetti che hanno indici e una proprietà length, per questo assomigliano ai classici array.

Naturalmente, queste proprietà possono essere combinate. Ad esempio, le stringhe sono sia iterabili (for..of funziona), sia array-like (possiedono indici numerici e una proprietà length).

Ma un oggetto iterabile potrebbe non essere array-like. E vice versa un array-like potrebbe non essere un oggetto iterabile.

Ad esempio, l’esempio range utilizzato sopra è un oggetto iterabile, ma non array-like, poiché non possiede degli indici e la proprietà length.

Qui invece vediamo un esempio di oggetto array-like, ma che non è iterabile:

let arrayLike = { // possiede indici e lenght => array-like
  0: "Hello",
  1: "World",
  length: 2
};

// Errore (Symbol.iterator non trovato)
for (let item of arrayLike) {}

Cosa hanno in comune? Entrambi, sia gli array-like che gli oggetti iterabili, solitamente non sono array, non hanno metodi come push, pop etc. Questo potrebbe essere scomodo se lavoriamo con uno di questi oggetti trattandoli come fossero un array.

Array.from

Esiste un metodo universale Array.from che può risolvere questo problema. Questo prende un oggetto iterabile o un array-like e ne crea un Array “vero e proprio”. Possiamo cosi utilizzare i classici metodi per array.

Ad esempio:

let arrayLike = {
  0: "Hello",
  1: "World",
  length: 2
};

let arr = Array.from(arrayLike); // (*)
alert(arr.pop()); // World (il metodo funziona)

Array.from alla riga (*) prende l’oggetto, controlla se questo è un iterabile o un array-like, e successivamente crea un nuovo array e copia al suo interno tutti gli elementi.

Si comporta allo stesso modo con un oggetto iterabile:

// assumiamo che il range venga preso dall'esempio sopra
let arr = Array.from(range);
alert(arr); // 1,2,3,4,5 (la conversione array toString funziona)

La sintassi completa di Array.from consente di fornire una funzione opzionale di “map”:

Array.from(obj[, mapFn, thisArg])

Il secondo argomento mapFn (opzionale) è una funzione da applicare ad ogni elemento prima di aggiungerlo all’array, mentre thisArg ci consente di impostare this.

Ad esempio:

// assumiamo che il range venga preso dall'esempio sopra

// quadrato di ogni numero
let arr = Array.from(range, num => num * num);

alert(arr); // 1,4,9,16,25

Qui utilizziamo Array.from per convertire una stringa in un array di caratteri:

let str = '𝒳😂';

// spezza str in un array di caratteri
let chars = Array.from(str);

alert(chars[0]); // 𝒳
alert(chars[1]); // 😂
alert(chars.length); // 2

A differenza di str.split, si basa sulla caratteristica di oggetto iterabile del tipo stringa e quindi, proprio come for..of, funziona correttamente con le coppie surrogate.

Tecnicamente qui facciamo la stessa cosa:

let str = '𝒳😂';

let chars = []; // Array.from internamente esegue lo stesso ciclo
for (let char of str) {
  chars.push(char);
}

alert(chars);

…Ma è più breve.

Possiamo anche eseguire un surrogato di slice:

function slice(str, start, end) {
  return Array.from(str).slice(start, end).join('');
}

let str = '𝒳😂𩷶';

alert( slice(str, 1, 3) ); // 😂𩷶

// il metodo nativo non supporta le coppie surrogate
alert( str.slice(1, 3) ); // spazzatura (due pezzi da coppie surrogate differenti)

Riepilogo

Gli oggetti che possono essere utilizzati in for..of vengono detti iterabili.

  • Tecnicamente, gli oggetti iterabili devono implementare un metodo chiamato Symbol.iterator.
    • Il risultato di obj[Symbol.iterator] viene chiamato iteratore. Esso si occupa di gestire l’intero processo di iterazione.
    • Un iteratore deve avere un metodo denominato next() che ritorni un oggetto {done: Boolean, value: any}; done:true indica la fine dell’iterazione, altrimenti value contiene il prossimo valore.
  • Il metodo Symbol.iterator viene invocato automaticamente da for..of, ma possiamo anche farlo manualmente.
  • Gli oggetti iterabili integrati, come le stringhe o gli array, implementano Symbol.iterator.
  • L’iteratore che opera con le stringhe è a conoscenza dell’esistenza delle coppie surrogate.

Gli oggetti che hanno indici e la proprietà length vengono definiti array-like. Questo tipo di oggetti possono anche possedere altri metodi e proprietà, ma non possiedono gli stessi metodi integrati dagli array.

Se guardassimo dentro la specifica – vedremmo che la maggior parte dei metodi integrati suppongono di operare con oggetti iterabili o array-like invece che con “veri” array, poiché con i primi si riesce ad operare in maniera più astratta.

Array.from(obj[, mapFn, thisArg]) crea un vero Array a partire da un oggetto obj iterabile o da un array-like; possiamo così applicare i classici metodi dedicati agli array. C’è anche la possibilità di fornire due argomenti opzionali mapFn e thisArg che consento di applicare una funzione ad ogni elemento prima di aggiungerlo all’array finale.

Mappa del tutorial

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