ストリーム (プログラミング) Node.js

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ストリーム (プログラミング)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/02/16 13:57 UTC 版)

Node.js

ストリームを扱うモジュールを持つ。

Java

ストリーム API　を持つ。

.NET Framework

.NET Frameworkでも入出力をストリームに一般化しており、ここでは低水準なRead, Writeメソッドのみサポートしている。以下に代表的なクラスを挙げる。

System.IO.Stream

一般的なストリームのインターフェイスを提供する抽象クラス。

System.IO.FileStream

ファイル入出力機能を提供するストリーム。

System.IO.MemoryStream

メモリバッファの入出力機能を提供するストリーム。

System.Net.Sockets.NetworkStream

ネットワークの入出力機能を提供するストリーム。

上記のストリームを読み書きするためのクラスが別途存在し、通常はこれらを用いて入出力処理を行なう。

System.IO.BinaryWriter / System.IO.BinaryReader

ストリームに対してバイナリ形式での読み書き機能を提供するクラス。

System.IO.TextWriter / System.IO.TextReader

ストリームに対してテキスト形式での読み書き機能を提供するクラス。

System.IO.BufferedStream

既存のストリームにバッファリング機能を追加するためのストリーム。

関数型言語

関数型言語においては専ら、無限の大きさ（長さ、要素数）の再帰的なデータ構造を指す。遅延評価を用いて実装されるため「遅延ストリーム」とも呼ばれる。無限のデータを扱うには、そのうちの一部を切り出したりする関数も必要なほか、ストリームを成すデータも再帰関数によって生成されるため、オブジェクト指向の関数型言語では、これらをまとめてストリームクラスとして実装することもある。関数が出力するストリーム自体は連結リストとして実装されることが多い。

遅延評価は必要なときに必要なだけ関数を評価し、不要になったら関数の評価を正常に中断することができる。このことは再帰呼び出しを中断する条件（停止条件）の判定を一切行わない再帰関数や再帰的な値の定義を可能にする。たとえば階乗を求める関数は、1から順に再帰的にかけ算してその結果を返すよう定義するだけである。上限などを設ける必要はなく、かわりに「結果をn個求めてリストにする」関数や「結果をx個捨てる」関数などを介して呼び出す。条件判定をしないということは、遅延評価を行わない言語では無限ループに陥いるということである。しかしそのような言語でも無限の要素数を持つデータを扱えるようにするため、ストリームに関してだけ遅延評価を取り入れている。

無限に再帰する関数や値から一部を取り出したりするしくみは巧妙にできている。「結果をn回求める」関数をrepeat、再帰関数をrecとしてその経過を見る。

1. repeatがrecを1度だけ呼び出す
2. recは再帰する直前の状態で一旦結果を返す
3. repeatは結果とともに、recを1回分だけ評価された関数（サンク。クロージャの一種）として受け取りリストに連結する
4. recを呼び出した回数がnでないなら、recをサンクの状態からフォース(強制評価)する
5. 2から4を繰り返す
6. recの結果を返す

サンクは関数を評価した途中経過と見做せる。recを階乗関数factとして3回評価する場合のサンクの状態を（概念的にだが）示す。 fact関数は fact i = i * (fact i+1) と定義すればよい。

1. repeat 3 (fact 1)
2. repeat 3 (1 * fact 1+1)
3. repeat 3 (1 * 2 * fact 2+1)
4. repeat 3 (1 * 2 * 3 * fact 3+1)
5. ---> 6

カッコの中全体がサンクと言える。また、フォースは「カッコの中と関数をひとつの関数として呼び出すこと」と言える。

遅延評価が標準である言語ではすべての再帰的な定義がストリームのように機能するため、とくにストリームと呼ぶことはない。しかしHaskellにおいては、モナドが導入される以前は、参照透過な入出力を実現するためのデータ構造をストリームと呼んでいた。