1. 3-я конференция .NET разработчиков
25 сентября 2011
Некоторые элементы
функциональных языков
программирования
Александр Карпич

2. Содержание
• Подходы к программированию
• λ-нотация
• Основные элементы ФП
• «Зачем это нужно?»

3. Императивное
программирование

4. Императивное
программирование
• Изменение состояния с помощью
последовательности команд
• Состояния изменяются присваиванием
• Программа – последовательность
инструкций по изменению состояния

5. Императивное
программирование
начальное состояние конечное состояние
(входные данные) (результат)

6. Функциональное
программирование

7. Функциональное
программирование
• Нет состояний;
• Нет присваиваний;
• Нет последовательного выполнения команд;
• Подобия циклов с помощью рекурсии;
• Функции высших порядков.

8. Достоинства ФП
• Более ясная семантика;
• Большее соответствие математическим
моделям;
• льшая свобода исполнения операций.

9. Достоинства ФП
• Выразительность и элегантность;
• Параметризация и модульность;
• Удобные способы представления
бесконечных данных.

10. Недостатки ФП
• Ввод-вывод;
• Интерактивные программы;
• Относительно высокий порог вхождения.

11. λ -исчисление — основа ФП
• 1930-е г. – А. Чѐрч разработал теорию λ-
исчисления;
• 1958 г. – Дж. Маккарти изобрѐл LISP;
• 1973 г. – Создан язык ML;
• 1985 г. – На основе ML создан Oсaml;
• 2002 г. – На основе OCaml создан F#

12. λ -нотация
Пишем
λx.F[x]
чтобы определить функцию от x, которая
возвращает F[x]

13. Примеры
(λx.2x + 1) 3
β-редукция:
(λx.2x + 1) 3 = 2∙3 + 1
δ-редукция:
2∙3 + 1 = 7

14. (λx y.x + y) 1
β-редукция:
(λx y.x + y) 1 = λy.1 + y

15. λx y.x + y = λx.(λy.x + y)

16. (λx.x x) (λx.x x) = (λy.y y) (λx.x x)
= (λx.x x) (λx.x x)
Получили невычислимое выражение.
(λx.1)(λx.x x) (λx.x x)

17. Основные элементы функциональных
языков программирования
• Type inference (вывод типов);
• Higher-order function (функция высшего
порядка);
• Pattern matching (сопоставление с
образцом);

18. Type inference
• Нет необходимости использовать явные
декларации типов;
• Автоматический вывод типов;
• Модель типизации Хиндли-Милнера;
• Работает не всегда.

19. Higher-order function
Функция, принимающая или возвращающая
функцию:
List.map (fun i -> i*i) [1; 2; 3; 4];;
val it : int list = [1; 4; 9; 16]

20. Pattern matching
let xor x y =
match x, y with
| true, true -> false
| true, false -> true
| false, true -> true
| false, false -> false
;;
val xor : bool -> bool -> bool

21. F# killer features:
• Мультипарадигменный язык с упором на
функциональное программирование;
• Статическая типизация;
• Интероперабельность с .NET;
• Ленивые вычисления.

22. Начало работы с F#
• .fs – файл с исходным кодом;
• fsi.exe – REPL;
• fsc.exe;
• Mono.

23. Система типов F#
• Типы значений
• System.byte, System.Int32, System.Char и т.д.
• Типы функций
• string -> string -> string
• Присвоение значений
• let value = 15;;
• let mutable value = 77;;

24. Некоторые встроенные типыF#
• Кортеж – экземпляр класса Tuple
>let tuple = “first”, 15, 16.8;;
val tuple : string * int * float = (“first”, 15, 16.8)
• Список – неизменяемый тип
>let lst = [1; 1; 2; 3; 5; 8; 13];;
val lst : int lst = [1; 1; 2; 3; 5; 8; 13]
>let abc = [1 .. 5];;
val abc : int lst = [1, 2, 3, 4, 5]

25. Объекты и классы
type Book =
val title : string
val author : string
val publishDate : DateTime
new (t, a, pd) = {
title = t
author = a
publishDate = pd}

26. Объекты и классы
type Book =
val title : string
val author : string
val publishDate : DateTime
new (t:string, a:string, pd) =
//произвольный код
{ title = t
author = a
publishDate = pd }
//произвольный код

27. Объекты и классы
type Book = (title : string,
author : string,) =
member this.Title = title
member this.Author = author

28. Методы
• Начинаются с ключевого слова member
• Модификаторы public, private, internal
• Нет модификатора protected
• Поддержка перегрузки методов

29. «Зачем это нужно?»

30. Зачем это нужно?
• Расширить кругозор;
• Повысить производительность;
• Понять суть;
• Быть в курсе.

31. Типичные задачи
• Обработка данных
• синтаксический разбор;
• компиляторы;
• Data Mining;
• Вычислительные задачи
• Параллельное программирование

32. ФП в реальных проектах
• Twitter, Facebook;
• AutoCAD;
• Emacs;
• Maxima;
• Ericsson

33. Проблемы ФП

34. Проблемы
• Библиотеки;
• Обучение;
• Популярность;
• Инструментальные средства.

35. Литература
SICP

36. Литература
An introduction to
Functional
Programming
through Lambda
Calculus

37. Литература
Foundations of F#

38. Литература
Expert F#

39. Литература
F# for Scientists

40. Спасибо за внимание
Александр Карпич
avkarpich@gmail.com
@_ymn