Learn Prolog Now 翻译

学习到这个阶段，你可能已经使用append/3和member/2写了很多程序。你可能每次都需要将它们的实现代码拷贝到使用它们的程序文件中。而且，经过几次这样做之后，你就会感觉每次不停的拷贝是非常重复和麻烦的事情。如果你可以在一个文件中定义它们，然后在需要的地方使用，这将会是令人愉快的，而且也是更加合理的做法。当然，Prolog提供了这样的方式去组织程序。

程序中的读操作

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事实上，你已经知道有一种方式，可以告诉Prolog读取文件中的谓词定义，如下：

[FileName1]

并且这个命令可以告诉Prolog对文件中的内容进行编译。但是有两件有用的事情你也应该知道：第一，你可以一次编译多个文件：

[FileName1, FileName2, ..., FileNameN]

第二，更为重要的是，文件编译不仅仅可以用于交互环境，如果你将下面代码：

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

放在你的程序代码文件头部（比如命名为main.pl的文件），那么事实上你是告诉Prolog首先编译列出的文件，然后再读取程序的其他部分。

这个特性给予了我们重用谓词的简单方式。比如，假设你将所有基础列表操作相关的谓词放在一个文件中（比如append/3，member/2，reverse/2等等），名字是listPredicates.pl，如果你想要使用它们，可以这么输入：

:- [listPredicates].

到需要使用它们的程序文件的开头。Prolog将会编译listPredicates当读取程序文件时，所以listPredicates中定义的所有谓词能可用了。

这里有一点需要注意的，当Prolog装载读取文件时，它不会检查这些文件是否已经编译过。如果文件中的谓词已经存在在知识库中，因为文件在之前已经编译过，Prolog还是会重新编译它们，虽然这完全没有必要。而且在编译非常大的文件时，会导致性能的损耗。

内置的谓词 ensure_loaded/1 可以更加智能的加载读取文件，它的效果和之前的一致，使用如下：

:- ensure_loaded([listPredicates]).

Prolog将会检查listPredicates.pl是否已经加载过，并且当文件有修改时，才会再次加载。

模块

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现在设想你正在写一个程序进行电影知识库的管理。你已经设计了一个谓词printActors用于打印一部电影的主要演员，以及一个谓词printMovies用于打印某个导演的所有电影。两个不同的定义储存在不同的文件中，名为printActors.pl和printMovies.pl，同时两个文件都有名为displayList/1的辅助谓词。下面是第一个文件内容：

% 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).

下面是第二个文件内容：

% 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在两个文件中有不同的定义：打印演员是用按行的方式（使用tab/1），而打印电影是用按列的方式（使用nl/0）。这会让Prolog困惑吗？让我们看看，我们使用下面的代码将两个文件同时加载：

% This is the file: main.pl

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

上面的代码写在main.pl文件的开头，编译主程序文件会报出如下的提示信息：

?- [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 ?)

发生了什么？由于printActors.pl和printMovies.pl两个文件都定义了名为displayList/1的谓词，所以Prolog需要选择其中的一个定义（同一谓词在知识库中不能有不同的定义）。

如何解决这个问题呢？在有些情况下，你可能真的需要重新定义谓词。但是现在你不能——因为打印演员和打印电影希望使用不同的方式进行。有一种解决方法是：给其中一个谓词另外一个名字。但是这个方法是很笨拙的。你希望每个文件都是逻辑自包含的程序实体，不希望浪费时间和精力为了其他文件而进行谓词的重新命名。所以获取概念独立性最自然的方式是使用Prolog的模块系统。

模块从根本上允许隐藏谓词定义。你可以决定哪些谓词应该是对外公开的（即，可以由其他文件的程序来调用），以及哪些谓词应该是私有的（即，只能在模块内部调用）。这样的话，就不允许在模块外部调用私有的谓词，这样两个模块内部名字一样的私有谓词就不会发生冲突了。在我们的例子中，displayList/1这个谓词是私有谓词的最好候选：它都是在各自的文件中起辅助作用的，并且两个实现之间没有任何关联。

可以将文件转换为模块，只需要在文件开头进行模块声明。模块声明的形式如下：

:- module(ModuleName, List_of_Predicates_to_be_Exported).

上面的声明指定了模块的名字，及其公共谓词的列表，即你希望导出的谓词列表。这些谓词是能够在模块外部被访问的。

让我们将电影知识库程序的文件模块化。我们只需要在第一个文件的开头包含下面一行：

% 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).

这里我们定义了一个称为printActors的模块，有一个公共谓词printActors/1。谓词displayList/1仅仅在模块printActors内部可见，所以它的定义不会对其他模块有任何影响。

类似地，我们可以将第二个文件也模块化：

% 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).

同样地，displayList/1的定义只在printMovies这个模块中可见，所以在加载两个模块文件中Prolog不会出现冲突和崩溃了。

可以使用内置谓词use_module/1加载模块，模块中所有公共谓词都会被导入到当前知识库中。换种说法，所有公共谓词都是能够访问的。修改main.pl文件：

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

如果你不希望使用模块中的所有公开谓词，而只是其中的一部分，你可以使用两个参数版本的use_module，其中第二个参数是你真正希望使用的公开谓词列表，如下：

% This is the file: main.pl

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

在main文件的头部，我们显式地指出需要使用的谓词是：printActors/1和printMovies/1，而且不需要其他的谓词（当然在这个例子中，也没有其他公开的谓词可以使用了）。

库

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很多通用的谓词在大多数Prolog实现中，已经通过一种或者多种方式预先定义了。如果你在使用SWI Prolog，可能已经注意到诸如append/3和member/2这些谓词已经是系统的组成部分。这是SWI Prolog特有的。其他一些Prolog的实现，比如SICStus，并没有内置这些谓词，都是通过库的方式提供的。

库是定义了通用谓词的一些模块，并且能够使用相同的命令进行加载使用。当你指定想要使用的特定库名字时，你必须要告诉Prolog将模块作为库的形式来加载，这样Prolog才知道去什么地方找到这些模块（即，Prolog有特定的存放库的路径，并不是程序代码所在的路径）。比如，在程序文件的头部输入下面的命令：

:- use_module(library(lists)).

将会告诉Prolog加载名字为lists的库。在SICStus Prolog中，这个库包含了一系列通用的列表处理谓词。

库十分有用并且能够提高开发效率。而且，库中的代码都是优秀程序员写的，几乎都是执行效率很高，并且错误很少的。但是不同的Prolog实现中，库的组织和实现的谓词并没有统一的标准。这意味着如果你想要你的程序运行在不同的Prolog实现下，定义自己的库模块是更加容易和效率的，这样不用尝试去理解和解决不同Prolog实现下的兼容性问题。