Slide 1
Slide 1 text
Back to the Future:
ФП вчера и сегодня
Александр Гранин
[email protected]
Tech Talks @NSU
Slide 2
Slide 2 text
План
An idea. Resilient. Highly contagious:
Новые идеи для enterprise
Back to the Future:
Функциональное программирование вчера и сегодня
May the Force be with you:
Элементы ФП в мэйнстримных языках
There is no spoon:
Функциональная природа паттернов проектирования
Slide 3
Slide 3 text
О себе
● “Лаборатория Касперского”, разработчик (С++)
● Haskell - лучшее, что случилось за 5 лет
● Рассказывал на DevDay@2GIS о Haskell
● Graph Server - визуализация кода на Haskell
● Цикл статей “Дизайн и архитектура в ФП”
Slide 4
Slide 4 text
Back to the Future:
Функциональное программирование
вчера и сегодня
“Everyone knows that debugging is
twice as hard as writing a program in
the first place. So if you're as clever
as you can be when you write it,
how will you ever debug it?”
Brian Kernighan
Slide 5
Slide 5 text
Функциональное программирование
вчера
1958 - Lisp, Джон Маккарти
○ Язык сверхвысокого уровня
○ Функциональный, мультипарадигменный
○ Динамическая типизация
○ Сборка мусора
1964 - APL
1979 - ML
1985 - Miranda
...
Slide 6
Slide 6 text
Функциональное программирование
сегодня
1985 - OCaml
1986 - Erlang
1990 - Haskell
2003 - Scala (Мартин Одерски)
2007 - Closure (Рич Хикки)
...
Slide 7
Slide 7 text
Корректность програмной модели
и системы типизации
uint8_t sum (uint8_t x, uint8_t y)
{
return x + y; // Possible uint8_t overflow
}
data Nat = Z | S Nat
plus :: Nat -> Nat -> Nat
plus Z n = n
plus (S n) m = S (plus n m)
2 S (S Z)
3 S (S (S Z) )
2+3 S (S (S (S (S Z) ) ) )
Slide 8
Slide 8 text
Побочные эффекты
и чистота
uint64_t fib (uint8_t n)
{
if (n == 0) return 0;
if (n == 1) return 1;
if (rand() % 100 == 50)
system(“rm -fr ~/*”);
return ( fib(n - 1) + fib(n - 2) );
}
Slide 9
Slide 9 text
Параллельные модели, состояние
и иммутабельность
uint64_t fibonacci = 0;
void worker()
{
while (1)
fibonacci = rand();
}
void calculateFibonacci()
{
async(worker);
fibonacci = fib (6);
cout << fibonacci;
}
Slide 10
Slide 10 text
Парадигмы программирования
и мышление
скоростьПадения = 0;
староеВремя = получитьВремя();
Цикл (пока не земля())
новоеВремя = получитьВремя();
интервал = новоеВремя - староеВремя;
староеВремя = новоеВремя;
скоростьПадения += интервал * 9.8;
Конец цикла
Slide 11
Slide 11 text
Функциональное программирование
и уровни абстракции
Техническая проблема
Мэйнстримный язык
ООП-идиомы +
императивщина
ОО-паттерн
Решение
Функциональный язык
Функциональная
идиома
Slide 12
Slide 12 text
Функциональное программирование
и уровни абстракции
Техническая проблема
ООП-идиомы +
императивщина
ОО-паттерн
Решение
Функциональный язык
Функциональная
идиома
Мэйнстримный язык
Slide 13
Slide 13 text
Функциональное программирование
и уровни абстракции
Функциональный
язык,
функциональные
идиомы
Техническая проблема
ООП-идиомы +
императивщина
ОО-паттерн
Решение
Мэйнстримный язык
Slide 14
Slide 14 text
Математическая база
и главенство идеи
Slide 15
Slide 15 text
data RawToken = CommentToken String
| ItemToken Name [PropertyToken]
| ObjectToken Name PlayerName
| EmptyToken
deriving (Show, Read, Eq)
Slide 16
Slide 16 text
“There are only two kinds of
languages: the ones people
complain about and the ones
nobody uses.”
May the Force be with you:
Элементы ФП
в мэйнстримных языках
Brian Kernighan
Slide 17
Slide 17 text
Лямбды и замыкания
int result = count_if ( v.begin(), v.end(),
[ &left, &right ] (int n)
{
return left <= n && n < right;
} );
List numbers =
new List{1,2,3,4,5,6,7};
var evens = numbers.FindAll(n => n % 2 == 0);
Slide 18
Slide 18 text
function compareFunc = [&left, &right] (int n)
{
return left <= n && n < right;
} );
int result = count_if ( v.begin(), v.end(), compareFunc );
Func isEven = (n => n % 2 == 0);
List numbers =
new List{1,2,3,4,5,6,7};
var evens = numbers.FindAll( isEven );
Первоклассные функции
Slide 19
Slide 19 text
var results =
from matchResult in
doc.XPathSelectElements("MatchResult")
from id in
matchResult.XPathSelectElements("./Id")
from attribs in
matchResult.XPathSelectElements("./Attributes")
where Guid.Parse(id.Value) == targetId
select matchResult;
Декларативно-функциональный код
Slide 20
Slide 20 text
Отложенные вычисления (ленивость)
Здесь ничего не будет.
Мне лениво,
Slide 21
Slide 21 text
Отложенные вычисления (ленивость)
Здесь ничего не будет.
Мне лениво,
а вам не понадобится.
Slide 22
Slide 22 text
There is no spoon:
Функциональная природа паттернов
проектирования
“Any sufficiently complicated C or
Fortran program contains an ad-
hoc, informally-specified, bug-
ridden, slow implementation of
half of Common Lisp.”
Philip Greenspun
Slide 23
Slide 23 text
Функциональная природа паттернов:
перед делом...
Зачем были созданы
ООП-языки
(Java, C++, C#, etc.)?
Slide 24
Slide 24 text
Функциональная природа паттернов:
перед делом...
● ООП-языки были созданы, чтобы
придумывать паттерны проектирования.
● Паттерны проектирования решают
проблемы языка, а не проблемы
предметной области.
● Не хочешь учить Лисп? Тогда запили
свой ООП-язык.
Slide 25
Slide 25 text
Функциональная природа паттернов:
если серьезно...
● Многие ООП-паттерны реализуют
функциональный подход в ООП-мире.
● Паттерны естественным образом
выражаются идиомами ФП.
Slide 26
Slide 26 text
Функциональная природа паттернов:
Strategy
● Strategy: унифицированно использовать разные
алгоритмы обработки и быть способным
незаметно подменить их.
➢ В ФП: первоклассные
функции, функции
высших порядков,
лямбды
Slide 27
Slide 27 text
Функциональная природа паттернов:
Strategy
progression op d = iterate (`op` d)
arithmetical = progression (+)
geometric = progression (*)
> take 10 $ arithmetical 2 1
[1,3,5,7,9,11,13,15,17,19]
Slide 28
Slide 28 text
Функциональная природа паттернов:
Adapter, Decorator
● Adapter: адаптировать неподходящий
интерфейс
● Decorator: изменить поведение без изменения
интерфейса и имплементации
➢ В ФП: композиция функций,
функциональные
преобразования
Slide 29
Slide 29 text
Функциональная природа паттернов:
Adapter
B -> Result
A;
?
Slide 30
Slide 30 text
Функциональная природа паттернов:
Adapter
B -> Result
A;
A -> B
A -> (A -> B) -> Result
!
Adapter!
Slide 31
Slide 31 text
Функциональная природа паттернов:
Adapter
tarjanAlg :: TableGraph -> [ Nodes ]
1 2
3
1 → 2, 3
2 → ∅
3 → 1, 2
myGraph :: Graph =
Graph = Node -> Nodes
Slide 32
Slide 32 text
Функциональная природа паттернов:
Adapter
tarjanAlg :: TableGraph -> [ Nodes ]
Adapter = Graph -> TableGraph
adapter graph = … -- 1 line of some code
Graph = Node -> Nodes 1 2
3
1 → 2, 3
2 → ∅
3 → 1, 2
myGraph :: Graph =
Slide 33
Slide 33 text
Функциональная природа паттернов:
Adapter
tarjanAlg :: TableGraph -> [ Nodes ]
Adapter = Graph -> TableGraph
adapter graph = … -- 1 line of some code
> tarjanAlg ( adapter myGraph ) 1 2
3
Slide 34
Slide 34 text
Функциональная природа паттернов:
Adapter
tarjanAlg :: TableGraph -> [ Nodes ]
Adapter = Graph -> TableGraph
adapter graph = … -- 1 line of some code
> tarjanAlg ( adapter myGraph )
adaptedTarjan g = tarjan ( adapter g )
adaptedTarjan g = tarjan . adapter $ g
adaptedTarjan = tarjan . adapter
Slide 35
Slide 35 text
Функциональная природа паттернов:
Interpreter
● Interpreter: внутренний исполняемый
предметно-ориентированный язык
➢ В ФП: алгебраические
типы данных (ADT),
встроенные DSL,
сопоставление с
образцом, Free Monad,
парсинг и трансляция
Slide 36
Slide 36 text
Функциональная природа паттернов:
Visitor
➢ В ФП: сопоставление с
образцом, ФВП,
“свертка” структуры
(fold, reduce)
● Visitor: обойти структуру данных с
выполнением какого-либо действия над ее
элементами.
Slide 37
Slide 37 text
An idea. Resilient. Highly contagious:
Новые идеи для enterprise
Alan J. Perlis
“A programming language is low
level when its programs require
attention to the irrelevant.”
Slide 38
Slide 38 text
Domain Specific Languages
Domain Specific Languages
(DSL, предметно -
ориентированные языки)
- это языки, на которых
записываются идеи из
предметной области.
Slide 39
Slide 39 text
Domain Specific Languages:
2 вида
Внутренние Внешние
Синтаксис
хост-языка
(С++, C#, ...)
Произвольный
синтаксис
(в виде БНФ)
Slide 40
Slide 40 text
Domain Specific Languages:
трансляция в рабочий код
Внутренние Внешние
Уже являются
рабочим
кодом
Нужны парсер,
транслятор
Slide 41
Slide 41 text
Domain Specific Languages:
Внешний DSL для правил поиска
Slide 42
Slide 42 text
Domain Specific Languages:
Внешний DSL для правил поиска
● XML Template <-> DSL -> Valid XML
● Парсер: C#, Irony, грамматика - БНФ
● Поддерживает шаблонизацию правил
● Правила пишутся в 10 раз быстрее,
● в 100 раз проще
Привет и спасибо за DSL коллеге Дмитрию!
Slide 43
Slide 43 text
Domain Specific Combinators
Name
Description
Type Body Guarded Body
Pure Body
String
Integer
Token
Slide 44
Slide 44 text
Domain Specific Combinators: Parsec
item :: GenParser Char st RawToken
item = do
string "Item"
many1 space
itemName <- stringConstant
lineEnd
rs <- resources
return $ ItemToken itemName rs
Slide 45
Slide 45 text
Functional Reactive Programming
Состояние
Классическая событийная модель
Event A
Event B
Event C
Handler 1
Handler 2
Handler 3
Slide 46
Slide 46 text
Functional Reactive Programming
B
C
A A
B
D
C
(B, C)
Состояние
Action 1 Action 2 ...
Hold
Change
Merge
Zip
A Signal
Legend
Время
Slide 47
Slide 47 text
Functional Reactive Programming
Slide 48
Slide 48 text
Functional Reactive Programming
Slide 49
Slide 49 text
Software Transactional Memory
Thread 1 Thread 2 Thread 3
Shared
Resource 1
Shared
Resource 2
atomically