(Building) Flexible Functional Programming Interfaces. Von Amos Treiber

Transkript

1 (Building) Flexible Functional Programming Interfaces Von Amos Treiber

2 Gliederung Funktionale Programmierung Einführung Aspekte Vergleich: Funktional vs Imperativ Bending the language towards the problem (1) Application: Scala Beispiel: Html Producer Konklusion 2 (1)

3 Funktionale Programmierung Einführung - Geschichtliches 1930er: Lamda-Kalkül 1950er: Lisp λ 1977: Can Programming Be Liberated From the von Neumann Style? 1987: Haskell In den letzten Jahren gesteigertes Interesse: Scala Clojure Functional Java Bild: 3

4 Funktionale Programmierung Einführung - Geschichtliches Früher eher in akademischen Bereichen populär Heute: mehr Nutzung in Industrie Scala: Twitter und Erlang: Telekommunikationssysteme in 1980er, ähnliche Nutzung bei T-mobile und Facebook Lisp in frühen Apple Macintosh Computern Bilder: 4

5 Funktionale Programmierung Einführung - Einordnung Imperativ: Wie Deklarativ: Was? Programmierung Imperativ Deklarativ Prozedural (FORTRAN, C) Objektorientiert (C++, Java) Logisch (Prolog) Grundlegendes Paradigma: Evaluation von mathematischen Funktionen Einfacher Grundstein Funktional (Haskell, Erlang) Verhindern von States (imperatives Paradigma) 5

6 Funktionale Programmierung Aspekte Keine States => Keine Variablen Rekursion statt Iteration Coding Style: Komposition von Funktionen Keine einzelnen Schritte => Reihenfolge egal => Resultat wird nicht benötigt? Kann gelöscht werden 6

7 Funktionale Programmierung Aspekte Higher-order functions: Funktionen als Parameter oder als Rückgabe => Annahmen über Komposition des Programms => dynamische und adaptive Systeme First-class functions: Funktionen wie Objekt behandelt => Focus on results, not steps (2) (2) 7

8 Funktionale Programmierung Aspekte Evaluation: strict(eager) oder nonstrict(lazy) Bsp.: println( length [3,4,1/0]) => strict: error! => lazy: 3 => unendliche Datentypen Typ-System: typed oder untyped lamda calculus 8

9 (3) Funktionale Programmierung Aspekte Funktional/Imperativ Closure: A closure is a function that carries an implicit binding to all the variables referenced within it (3) Einfach: Funktion, die Variablen/Objekte außerhalb ihres Scopes nutzt Oft mit Higher-order functions wie map genutzt, um Mechanismen portabel zu machen Allow the runtime to manage state (3) 9

10 Closure Beispiel in Scala: 10

11 Closure Beispiel in Scala: => 11

12 Closure Beispiel in Scala: => => 12

13 Funktionale Programmierung Funktional vs Imperativ States (pure:) nicht existent Existent und wichtig Manipulation First class functions Instanzen von Strukturen/Klassen Reihenfolge unwichtig wichtig Flow control Funktionsaufrufe (Rekursion) Schleifen, Function (method) calls CPU-Verbrauch Eher höher Eher niedriger Vorteile Keine Fehler durch States, einfache Abstrahierung => besseres structured Programming (Deklarativ), einfaches Testen durch Isolation, In der Regel kürzer Viele Befehle/Datenstrukturen (z.b. Arrays) so in Hardware implementiert, meist intuitiver, stärkere Anwendung und Popularität in der Industrie 13

14 Functional Interfaces Bending the language towards the problem (1) Arbeit vieler Entwickler: Problemstellung muss in Sprache übersetzt werden Sprachen erzwingen Herangehensweise Domain-specific language (DSL) => [Developers] bend the language more towards their problem rather than the problem toward their language (1) Eines der Konzepte von Scala 14 (1)

15 Application: Scala Entwickelt am École polytechnique fédérale de Lausanne Ab 2001: Scala Scala = Scalable language Läuft auf JVM Schöpfer Martin Odersky: 2-Fache Reduktion in Aufwand zu Java (4) (4) Bilder: Logo.svg.png 15

16 Application: Scala Vereinigt Paradigmen: Objektorientiert (Imperativ) und Funktional (Deklarativ) Rein funktionale Programmierung möglich Auch eine rein Objekt-orientierte Sprache: Alles ist ein Objekt 16

17 Application: Scala Vereinigt Paradigmen: Objektorientiert (Imperativ) und Funktional (Deklarativ) Rein funktionale Programmierung möglich Auch eine rein Objekt-orientierte Sprache: Alles ist ein Objekt Programmierung Imperativ Deklarativ Prozedural (FORTRAN, C) Objektorientiert (C++, Java) Logisch (Prolog) Funktional (Haskell, Erlang) 17

18 Application: Scala Vereinigt Paradigmen: Objektorientiert (Imperativ) und Funktional (Deklarativ) Rein funktionale Programmierung möglich Auch eine rein Objekt-orientierte Sprache: Alles ist ein Objekt Programmierung Imperativ Deklarativ Prozedural (FORTRAN, C) Objektorientiert (C++, Java) Logisch (Prolog) Scala Funktional (Haskell, Erlang) 18

19 Functional Interfaces Html Producer Beispiel für Bending the language towards the problem (1) Baumstruktur => baumstrukturierter Code (1) Bild: 19

20 Functional Interfaces Html Producer Bottom-up: 20

21 Top-down: 21

22 Top-down: 22

23 Konklusion Funktionale Programmierung: Paradigma, dessen Kern (mathematische) Funktionen sind und das States vermeidet Scala ist eine moderne funktionale Sprache, die imperative und funktionale Paradigmen vereinigt Bending the language toward the problem (1): Mit Scala Tools und Interfaces erstellen, die dem Problem entsprechen (1) 23

24 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 24

25 Quellen