Functional Programming

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1. Paris, 22 Mai 2014 Focus on
   Functional Programming
   
2. Focus on Functional Programming 2014 • Here is the legend or source Imperative Programming Ordinateur = machine à états Chaque instruction modifie l’état Développeur écrit toutes les instructions à exécuter Variables représentent des zones mémoires dont le contenu peut changer Exemples : C, Objective-C, Java...
3. Focus on Functional Programming 2014 • Functional Programming 2 règles seulement : • Pas d’effets de bord (les instructions ne peuvent pas modifier l’état) • Referential transparency (le résultat d’une méthode dépend uniquement des paramètres)
4. 2014 • Fibonacci Impératif : int fibonacci(int n) { if (n <= 2) { return 1; } int a = 1; int b = 1; for (int i = 2; i < n; i++) { int c = a + b; a = b; b = c; } return b; } 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, ... Fonctionnel : int fibonacci(int n) { if (n <= 2) { return 1; } return fibonacci(n, 1, 1); } int fibonacci(int n, int a, int b) { if (n == 2) { return b; } return fibonacci(n-1, b, a+b); } Focus on Functional Programming
5. 2014 • Recursion > Boucles Difficile de faire une boucle sans modifier la mémoire (for interdit) Problème: Stack Overflow Solution: Tail Recursion Focus on Functional Programming
6. 2014 • Tail recursion Focus on Functional Programming int fibonacci(int n) { if (n <= 2) { return 1; } return fibonacci(n, 1, 1); } int fibonacci(int n, int a, int b) { if (n == 2) { return b; } return fibonacci(n-1, b, a+b); } int fibonacci(int n) { if (n <= 2) { return 1; } return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2); }
7. 2014 • Opérations de base: map, reduce/fold map square [1,2,3,4,5] => [1,4,9,16,25] reduce sum [1,2,3,4,5] => 15 foldr ( \x y -> concat ["(",x,"+",y,")"]) "0" (map show [1..10]) => (1+(2+(3+(4+(5+(6+(7+(8+(9+(10+0)))))))))) Focus on Functional Programming
8. 2014 • Opérations de base: map, reduce/fold Fibonacci : fibs = 1 : 1 : [ a + b | (a, b) <- zip fibs (tail fibs)] take 15 fibs => [1,1,2,3,5,8,13,21,34,55] Focus on Functional Programming
9. 2014 • Avantage n°1: Scope Une fonction est auto-suffisante => Plus facile à lire, à comprendre => Plus facile à tester Focus on Functional Programming
10. 2014 • Avantage n°2: Memoization Valeur de retour dépend uniquement des paramètres => même appel donne toujours les mêmes résultats => possibilité de stocker la valeur int fibonacci(int n) { if (n <= 2) { return 1; } return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2); } Focus on Functional Programming
11. 2014 • Avantage n°3:
    Persistent data structure Données immutables permettent d’optimiser l’utilisation de la mémoire zs = xs ++ ys Focus on Functional Programming
12. 2014 • Avantage n°3:
    Persistent data structure ys = insert(‘e’, xs) Focus on Functional Programming
13. 2014 • Avantage n°4: Concurrency a et b ne dépendent que de x + pas d’effet de bord => a et b peuvent être évalués dans n’importe quel ordre Lazy evaluation a et b peuvent être exécutés dans n’importe quel ordre Focus on Functional Programming f(a(x), b(x)) a(x) b(x)
14. 2014 • Problème: I/O Consistance : Pas de lecture de fichier, pas d’accès réseaux... Pas de random Pas d’effets de bord : Pas d’écriture dans un fichier, pas d’affichage à l’écran... Focus on Functional Programming
15. 2014 • Problème: I/O 2 solutions : • Abandonner la consistance et autoriser les effets de bord => différence entre méthodes pures et impures • Monads Focus on Functional Programming
16. 2014 • Monads Focus on Functional Programming
17. 2014 • Lisp • Créé en 1958 • Typage dynamique • I/O: impure • Homoiconic • Plein de parenthèses ! Nombreuses déclinaisons: • Common Lisp • Clojure (-> JVM, JavaScript) • Scheme • Racket Focus on Functional Programming
18. 2014 • Lisp (defparameter *animals* (list (make-animal :x (ash *width* -1) :y (ash *height* -1) :energy 1000 :dir 0 :genes (loop repeat 8 collecting (1+ (random 10)))))) (defun move (animal) (let ((dir (animal-dir animal)) (x (animal-x animal)) (y (animal-y animal))) (setf (animal-x animal) (mod (+ x (cond ((and (>= dir 2) (< dir 5)) 1) ((or (= dir 1) (= dir 5)) 0) (t -1)) *width*) *width*)) (setf (animal-y animal) (mod (+ y (cond ((and (>= dir 0) (< dir 3)) -1) ((and (>= dir 4) (< dir 7)) 1) (t 0)) *height*) *height*)) (decf (animal-energy animal)))) Focus on Functional Programming
19. 2014 • Homoiconicity (function f (params x y) (block (var b 3) (if (< x (* a (+ b 7))) (while found (block (for i (range 2 5) (print i)) (if (== a 2) (break)))) (= p (cos 5))) (return (/ a 5)))) Focus on Functional Programming
20. 2014 • Haskell • Créé en 1990 • Typage statique • I/O: monads • Lazy evaluation • Compilé (GHC) : performances équivalentes au C Focus on Functional Programming
21. 2014 • Haskell import Data.Aeson import Control.Applicative import Data.ByteString.Lazy.Char8 hiding (empty) data MyData = MyData { text :: String, number :: Int } deriving Show instance ToJSON MyData where toJSON (MyData text number) = object ["text" .= text, "number" .= number] instance FromJSON MyData where parseJSON (Object v) = MyData <$> v .: "text" <*> v .: "number" parseJSON _ = empty myData = MyData "Hello" 123 main = do print myData print $ unpack $ encode myData print $ (decode "{ \"number\" : 123, \"text\" : \"Hello\" }" :: Maybe MyData) Focus on Functional Programming
22. Paris, 22 Mai 2014 Applidium 17 rue du Faubourg du Temple 75010 Paris www.applidium.com Merci