(Building) Flexible Functional Programming Interfaces Von ... · Grundlegendes Paradigma: Evaluation von mathematischen Funktionen Einfacher Grundstein Verhindern von States (imperatives

(Building) Flexible Functional Programming Interfaces

Von Amos Treiber

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Gliederung● Funktionale Programmierung

– Einführung– Aspekte– Vergleich: Funktional vs Imperativ

● „Bending the language towards the problem“(1)● Application: Scala

– Beispiel: Html Producer● Konklusion

(1) http://www.ibm.com/developerworks/library/j-ft20/

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Funktionale ProgrammierungEinführung - Geschichtliches

● 1930er: Lamda-Kalkül● 1950er: Lisp● 1977: „Can Programming Be Liberated

From the von Neumann Style?“● 1987: Haskell● In den letzten Jahren gesteigertes Interesse:

– Scala– Clojure– Functional Java

λ

Bild: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/43/Haskell-Logo-Variation.png

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● 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

Funktionale ProgrammierungEinführung - Geschichtliches

Bilder: http://ictville.com/wp-content/uploads/2013/02/twitter-logo.pnghttp://www.wordstream.com/images/linkedin-logo.jpg

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Funktionale ProgrammierungEinführung - Einordnung

Programmierung

Imperativ

Prozedural(FORTRAN, C)

Objektorientiert(C++, Java)

Deklarativ

Logisch(Prolog)

Funktional(Haskell, Erlang)

● Imperativ: Wie● Deklarativ: Was?

● Grundlegendes Paradigma: Evaluation von mathematischen Funktionen

● Einfacher Grundstein● Verhindern von States (imperatives Paradigma)

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● Keine States =>– Keine Variablen– Rekursion statt Iteration

● Coding Style:– Komposition von Funktionen– Keine einzelnen Schritte

=> Reihenfolge egal=> Resultat wird nicht benötigt? Kann gelöscht werden

Funktionale ProgrammierungAspekte

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● 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)

Funktionale ProgrammierungAspekte

(2)http://www.ibm.com/developerworks/library/j-ft1/

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Funktionale ProgrammierungAspekte

● Evaluation: strict(eager) oder non-strict(lazy)Bsp.: println( length [3,4,1/0])=> strict: error!=> lazy: 3=> „unendliche“ Datentypen

● Typ-System: typed oder untyped lamda calculus

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● 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)

Funktionale ProgrammierungAspekte – Funktional/Imperativ

(3)http://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-ft2/index.htm

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● Closure Beispiel in Scala:

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● Closure Beispiel in Scala:

=>

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● Closure Beispiel in Scala:

=>

=>

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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

Funktionale ProgrammierungFunktional vs Imperativ

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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(1) http://www.ibm.com/developerworks/library/j-ft20/

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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)http://al3x.net/2008/05/10/scala-lift-off-martin-odersky-keynote.html Bilder: http://al3x.net/2008/05/10/scala-lift-off-martin-odersky-keynote.htmlhttps://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/thumb/e/e1/Java-Logo.svg/170px-Java-Logo.svg.png

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● Vereinigt Paradigmen: Objektorientiert (Imperativ) und Funktional (Deklarativ)

● Rein funktionale Programmierung möglich● Auch eine rein Objekt-orientierte Sprache: Alles ist

ein Objekt

Application: Scala

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● Vereinigt Paradigmen: Objektorientiert (Imperativ) und Funktional (Deklarativ)

● Rein funktionale Programmierung möglich● Auch eine rein Objekt-orientierte Sprache: Alles ist

ein Objekt

Application: Scala

Programmierung

Imperativ

Prozedural(FORTRAN, C)

Objektorientiert(C++, Java)

Deklarativ

Logisch(Prolog)

Funktional(Haskell, Erlang)

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● Vereinigt Paradigmen: Objektorientiert (Imperativ) und Funktional (Deklarativ)

● Rein funktionale Programmierung möglich● Auch eine rein Objekt-orientierte Sprache: Alles ist

ein Objekt

Application: Scala

Programmierung

Imperativ

Prozedural(FORTRAN, C)

Objektorientiert(C++, Java)

Deklarativ

Logisch(Prolog)

Funktional(Haskell, Erlang)

Scala

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● Beispiel für „Bending the language towards the problem“(1)

● Baumstruktur => baumstrukturierter Code

Functional InterfacesHtml Producer

(1) http://www.ibm.com/developerworks/library/j-ft20/Bild: http://www.washington.edu/lst/help/web/html/images/tree3.jpg

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● Bottom-up:

Functional InterfacesHtml Producer

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● Top-down:

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● Top-down:

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● 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

Konklusion

(1) http://www.ibm.com/developerworks/library/j-ft20/

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

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Quellen● http://www.scala-lang.org/node/104

● http://www.ibm.com/developerworks/library/j-ft1/

● http://www.ibm.com/developerworks/library/j-ft20/

● http://en.wikipedia.org/wiki/Functional_programming

● http://en.wikipedia.org/wiki/Closure_%28computer_science%29

● http://docs.scala-lang.org/de/tutorials/scala-for-java-programmers.html

● http://en.wikipedia.org/wiki/Scala_(programming_language)

● http://en.wikipedia.org/wiki/Lamda_calculus

● http://al3x.net/2008/05/10/scala-lift-off-martin-odersky-keynote.html

● http://developmentality.wordpress.com/2010/07/15/an-introduction-to-scala/

● http://de.wikipedia.org/wiki/First-Class-Funktion

● http://de.wikipedia.org/wiki/Lazy_Evaluation

● http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb669144.aspx

● http://de.wikipedia.org/wiki/Dom%C3%A4nenspezifische_Sprache