第5回 メッセージによる制御構造（2）（5月18日）

今日の課題

• 抽象オブジェクト
• 例外処理
• 並列処理

■ Smalltalk 最終回

Smalltalk のプログラミングの最終回では，流れ星を作ってみよう．主なオ ブジェクトは次のとおりである．

• ClippingBox 表示範囲を表すオブジェクト
• PointGenerator 位置を次々と生成する抽象オブジェクト
• ArrayedPointGenerator 配列を利用している PointGenerator
• MyStarMorph 星を表示するオブジェクト

■ ClippingBox

下の図のように，Squeak の Window 上に ClippingBox という長方形の領 域を設定する．長方形は，左上の点と右下の点により定義する．

インスタンスメソッドとして，長方形の定義をするメソッド (lx:ly:rx:ry:)，位置（Point のインスタンス）がClippingBox の内部に位置 する場合に true を返すメソッド(isIn:)を作る．クラスメソッドとして，イ ンスタンスの生成と長方形の定義を同時に行うメソッド(lx:ly:rx:ry:)を作る．

インスタンス変数としては，長方形の２点の座標(lx,ly,rx,ry)が必要で ある．

（クラス） Object subclass: #ClippingBox instanceVariableNames: 'lx ly rx ry ' （インスタンスメソッド1） lx: x1 ly: y1 rx: x2 ry: y2 x1 < x2 ifTrue: [lx := x1. rx := x2] ifFalse: [lx := x2. rx := x1]. y1 < y2 ifTrue: [ly := y1. ry := y2] ifFalse: [ly := y2. ry := y1] （インスタンスメソッド2） isIn: pnt (lx > pnt x or: rx < pnt x or: ly > pnt y or: ry < pnt y) ifTrue: [^ false] ^ true （クラスメソッド1） lx: x1 ly: y1 rx: x2 ry: y2 ^ self new lx: x1 ly: y1 rx: x2 ry: y2

※ クラスメソッドを定義するには，システムブラウザ上で，instance ? class という並びの部分の「class」を選択する．

（Workspace上での動作確認） c1 := ClippingBox new lx: 100 ly: 100 rx: 200 ry: 200 （Alt-dを押す） c1 isIn: 110@120 （Alt-p を押すと true が表示される） c2 := ClippingBox lx: 100 ly: 100 rx: 200 ry: 200 （Alt-dを押す） c2 isIn: 90@120 （Alt-p を押すと false が表示される）

■ PointGenerator

PointGenerator は，要求を受けるたびに，位置を返すオブジェクトである．

PointGenerator として必須の機能は，next メッセージを受け付けて， Point のインスタンスを返すことである．この性質を定義するために， PointGeneratorには，抽象メソッドとして next を定義する．また，初期位置 から提供するメソッド reset も同様である．

（クラス） Object subclass: #PointGenerator （インスタンスメソッド1） next self subclassResponsibility （インスタンスメソッド2） reset self subclassResponsibility

具体的に，位置の系列を返すために，配列を使用する方法がある．next の要求のたびに，配列から1つずつ位置をとりだして，答えるという方法をと る．配列を使用する PointGenerator のことを，ArrayedPointGenerator とし て実装する．

ArrayedPointGenerator は，インスタンス変数として，配列変数 pnts， 参照位置 t を使用する．

（クラス） PointGenerator subclass: #ArrayedPointGenerator instanceVariableNames: 't pnts' （インスタンスメソッド1） next | pre | pre := t. t := t + 1. t > pnts size ifTrue: [t := 1]. ^ pnts at: pre （インスタンスメソッド2） reset t := 1 （インスタンスメソッド3） setArray: a t := 1. pnts := a

（Workspace上での動作確認） a := Array new: 3. a at: 1 put: 100@100. a at: 2 put: 110@150. a at: 3 put: 120@200. g := ArrayedPointGenerator new. g setArray: a. g next （Alt-p を押すごとに座標が得られる）

■ MyStarMorph

新たに次の機能を追加する．

• クリッピングによる例外発生：位置指定のメソッド position: で指定された位置がクリッピングボックスの範囲外ならば，signal による例外を発生させる．
• 流れ星の並列処理：流れ星を動かすメソッド meteor: は PositionGenerator に従って星の位置を定期的に変更する．
• 諸般の制御：クリッピングを設定するメソッド setClipping:， 流れ星の動きを止めるメソッド stop，クリッピングによる例外処理の対処モー ドを指定するメソッド exmode:

以上の機能を実現するために，以下のインスタンス変数を追加する．

• clipping：ClippingBox のインスタンス
• meteorFlag：流れ星の動作モードならば ture，そうでなければ false とする．
• returnFlag：例外処理 'outOfClipping' の際，位置の系列の最初から やりなおすならば true，エラー終了とするならば false とする．

（クラス）
StarMorph subclass: #MyStarMorph
  instanceVariableNames: 'fout clipping meteorFlag returnFlag '
（インスタンスメソッド1）
init
  returnFlag := true
（インスタンスメソッド2）
setClipping: c
  clipping := c
（インスタンスメソッド3）
exmode: b
  returnFlag := b
（インスタンスメソッド4）
stop
  fout = nil
    ifFalse: [fout close. fout := nil]
    ifTrue: [ meteorFlag := false ]
（インスタンスメソッド5）
position: pos
  ?
  ? 前回までのとおり
  ?
  ?
  ?
  clipping = nil
    ifFalse: [(clipping isIn: pos)
              ifFalse: [Exception new signal: 'OutOfClipping']].
  super position: pos
（インスタンスメソッド5）
meteor: gen
  meteorFlag := true.
  [[ meteorFlag ]
    whileTrue: [(Delay forMilliseconds: 100) wait.
      [self position: gen next]
        on: Exception
	do: [: ex | ex messageText = 'OutOfClipping'
	          ifTrue: [returnFlag
                           ifTrue: [gen reset.
                               ex resume]
                           ifFalse: [meteorFlag := false]]]].
  nil] fork

以上を入力したら，実行する前に，ワールドを保存し ておこう． fork を使用しているので，思わぬ不具合が発生すること がよくある．復帰が難しいので，ウインドウを閉じるしかなくなることがある．

以下の手順で動作する．

（ワークスペース） a := Array new: 10 a at: 1 put: 100@100. a at: 2 put: 103@112. a at: 3 put: 106@124. a at: 4 put: 109@136. a at: 5 put: 112@148. a at: 6 put: 115@160. a at: 7 put: 118@172. a at: 8 put: 121@184. a at: 9 put: 124@196. a at: 10 put: 127@208. g := ArrayedPointGenerator new. g setArray: a. c := ClippingBox lx: 90 ly: 90 rx: 200: ry: 250. s1 := MyStarMorph new. s1 init; openInWorld; setClipping: c; meteor: g. s2 := MyStarMorph new. s2 init; openInWorld; setClipping: c; meteor: g. （止めるとき） s1 stop. s2 stop. （再開するとき） s1 meteor: g. s2 meteor: g.

■ 発展

次のような改良をしてみよう．

FiledPointGenerator

ArrayedPointGenerator のサブクラスとして，FiledPointGenerator を作 る．FiledPointGenerator は，前回の宿題で作成した位置ファイルを読み込み， Array に格納し，ArrayedPointGenerator と同一の動作をする．

星の速さ

MyStarMorph の meteor メソッドに、Delay forMilliseconds: 100 とい う部分がある．ここの 100 という数字を大きくすると，星の動きはゆっくり になる．そこで，インスタンス変数で，ここの数字を表すことにして，その変 数値をあるメソッドから操作できるようにする．

たとえば，instanceVariableNames に wtime を追加し，Delay forMilliseconds: wtime とする．新たなメソッド setWait: t において， wtime := t を実行するように定義する．また，メソッド init において， wtime := 100 という初期化を追加する．実行時に s1 setWait: 300 とすると， 1つだけゆっくりと動くことになる（インスタンス変数を操作するためのメソッ ドをアクセサと言う）．