ZuriHac: funktsionaalse programmeerimise harjutamine

Selle aasta juunis toimus Šveitsi väikelinnas Rapperswilis üritus nn ZuriHac. Seekord tõi see kokku üle viiesaja Haskelli armastaja algajatest kuni keele rajajateni. Kuigi korraldajad nimetavad seda üritust hackathoniks, pole see konverents ega hackathon klassikalises mõttes. Selle formaat erineb traditsioonilistest programmeerijatest. Saime ZuriHacist teada õnnega, võtsime sellest osa ja nüüd peame oma kohuseks ebatavalisest leiust rääkida!

Firmast

Selle artikli koostasid kaks Peterburi Riikliku Uurimisülikooli Kõrgema Majanduskooli programmi “Rakendusmatemaatika ja informaatika” 3. kursuse üliõpilast: Vassili Alferov ja Elizaveta Vasilenko. Kirg funktsionaalse programmeerimise vastu sai meie mõlema jaoks alguse D. N. Moskvini loengusarjast ülikooli 2. kursusel. Vassili osaleb praegu programmis Google Summer of Code, mille raames rakendab projektimeeskonna juhendamisel algebralisi graafikuid Haskellis. Alga. Elizaveta rakendas omandatud funktsionaalse programmeerimise oskusi kursusetöös, mis oli pühendatud unifitseerimisvastase algoritmi rakendamisele koos järgneva rakendamisega tüübiteoorias.

Sündmuse formaat

Sihtrühmaks on avatud lähtekoodiga projektide omanikud, programmeerijad, kes soovivad nende arenduses osaleda, funktsionaalse programmeerimise uurijad ja inimesed, kes on lihtsalt Haskellist kirglikud. Sel aastal kogunesid enam kui viiekümne avatud lähtekoodiga Haskelli projekti arendajad üle kogu maailma HSR Hochschule für Technik Rapperswilisse, et rääkida oma toodetest ja panna värskeid inimesi nende arenduse vastu huvi tundma.

Foto Twitterist ZuriHac

Skeem on väga lihtne: peate oma projekti kohta eelnevalt paar ettepanekut kirjutama ja saatma need korraldajatele, kes postitavad teie projekti kohta teabe ürituse lehele. Lisaks on projektide autoritel esimesel päeval kolmkümmend sekundit aega, et lavalt väga lühidalt rääkida, millega nad tegelevad ja mida on vaja teha. Seejärel otsivad huvilised autoreid ja küsivad täpsemalt ülesannete kohta.

Meil ei ole veel oma avatud projekte, kuid tahame väga panustada olemasolevatesse, seega registreerisime end tavalisteks osalejateks. Kolme päeva jooksul tegime koostööd kahe arendajarühmaga. Selgub, et koodi ja reaalajas suhtluse ühine uurimine muudab projekti autorite ja kaastööliste vahelise suhtluse väga produktiivseks – saime ZuriHacis mõistma valdkondi, mis olid meie jaoks uued ja suutsime aidata kahte täiesti erinevat meeskonda, täites mõlemas ühe ülesande. projektidest.

Lisaks väärtuslikule praktikale peeti ZuriHacis ka mitmeid loenguid ja meistriklasse. Eriti on meeles kaks loengut. Esimesel neist rääkis Andrey Mokhov Newcastle'i ülikoolist selektiivsetest rakendusfunktoritest – tüüpide klassist, mis peaks muutuma vahepealseks rakenduslike funktorite ja monaadide vahel. Teises loengus rääkis üks Haskelli asutajatest Simon Peyton Jones, kuidas tüübijäreldus GHC kompilaatoris töötab.

Simon Peyton Jonesi loeng. Foto Twitterist ZuriHac

Häkatonil toimunud meistriklassid jagati kolme kategooriasse olenevalt osalejate treenituse tasemest. Projektide väljatöötamisega liitunud osalejatele pakutavad ülesanded olid samuti märgitud raskusastmega. Väike, kuid sõbralik funktsionaalsete programmeerijate kogukond tervitab uusi tulijaid rõõmuga oma ridadesse. Andrey Mokhovi ja Simon Peyton Jonesi loengutest arusaamiseks oli aga ülikoolis läbitud funktsionaalse programmeerimise kursus väga kasulik.

Üritusele registreerimine on nii tavalistele osalejatele kui ka projekti autoritele tasuta. Osalemisavaldused esitasime juuni alguses, misjärel viidi meid kiirelt ootenimekirjast kinnitatud osalejate nimekirja.

Ja nüüd räägime projektidest, mille väljatöötamisel osalesime.

pandoc

pandoc on universaalne tekstidokumentide konverter, tegelikult mis tahes vormingust mis tahes vormingusse. Näiteks docx-st pdf-i või Markdownist MediaWikisse. Selle autor John MacFarlane on California Berkeley ülikooli filosoofiaprofessor. Üldiselt on Pandoc üsna kuulus ja mõned meie sõbrad olid üllatunud, kui said teada, et Pandoc on kirjutatud Haskellis.

Pandoci toetatud dokumendivormingute loend. Saidil on ka terve graafik, kuid see pilt ei sobi artiklisse.

Loomulikult ei paku Pandoc otsest teisendamist iga vormingupaari jaoks. Taoliste erinevate teisenduste toetamiseks kasutatakse standardset arhitektuurset lahendust: esmalt tõlgitakse kogu dokument spetsiaalseks sisemiseks vaheesitluseks ja seejärel genereeritakse sellest siseestusest erinevas formaadis dokument. Arendajad nimetavad sisemist esitust "AST", mis tähistab abstraktset süntaksipuud või abstraktne süntaksipuu. Vahepealset esitust saab vaadata väga lihtsalt: kõik, mida pead tegema, on seada väljundvorminguks “native”

$ cat example.html
<h1>Hello, World!</h1>

$ pandoc -f html -t native example.html
[Header 1 ("hello-world",[],[]) [Str "Hello,",Space,Str "World!"]]

Lugejad, kes on Haskelliga vähemalt natuke koostööd teinud, võivad juba selle väikese näite põhjal eeldada, et Pandoc on kirjutatud Haskellis: selle käsu väljundiks on Pandoci sisemiste struktuuride stringesitus, mis on loodud sarnaselt sellega, kuidas seda tavaliselt tehakse. Haskellis, näiteks standardraamatukogus.

Niisiis, siin näete, et sisemine esitus on rekursiivne struktuur, mille igas sisemises sõlmes on loend. Näiteks ülemisel tasemel on loend ühest elemendist - esimese taseme päis atribuutidega “tere-maailm”,[],[]. Selle päise sees on peidetud stringi "Tere" loend, millele järgneb tühik ja string "Maailm!".

Nagu näete, ei erine sisemine esitus HTML-ist palju. See on puu, kus iga sisemine sõlm annab teatud teavet oma järglaste vormingu kohta ja lehed sisaldavad dokumendi tegelikku sisu.

Kui läheme alla juurutustasemele, määratletakse kogu dokumendi andmetüüp järgmiselt:

data Pandoc = Pandoc Meta [Block]

Siin on Block just eelpool mainitud sisemised tipud ja Meta on metainfo dokumendi kohta, nagu pealkiri, loomise kuupäev, autorid – see on erinevate vormingute puhul erinev ja Pandoc püüab võimalusel sellist infot vormingust teise tõlkides säilitada. vormingus.

Peaaegu kõik plokitüüpi konstruktorid - näiteks päis või lõik (lõik) - võtavad argumentidena atribuute ja madalama taseme tippude loendit - reeglina Inline. Näiteks Space või Str on Inline tüüpi konstruktorid ja ka HTML-märgend muutub oma spetsiaalseks Inline'iks. Me ei näe mõtet nende tüüpide täielikku määratlust esitada, kuid pange tähele, et selle leiate siit siin.

Huvitav on see, et Pandoci tüüp on monoid. See tähendab, et seal on mingi tühi dokument ja dokumente saab kokku virnastada. Seda on mugav kasutada Readeri kirjutamisel – saate dokumendi suvalise loogika abil osadeks jagada, igaüht eraldi sõeluda ja seejärel kõik üheks dokumendiks kokku panna. Sel juhul kogutakse metainfot korraga kõigist dokumendi osadest.

Kui teisendada näiteks LaTeX-ist HTML-i, teisendab esmalt spetsiaalne moodul nimega LaTeXReader sisenddokumendi AST-iks, seejärel teisendab teine ​​moodul nimega HTMLWriter AST-i HTML-iks. Tänu sellele arhitektuurile pole vaja kirjutada ruutarvu konversioone – piisab, kui iga uue vormingu jaoks kirjutada Reader ja Writer ning kõik võimalikud teisenduspaarid toetatakse automaatselt.

Selge on see, et sellisel arhitektuuril on ka omad puudused, mida tarkvaraarhitektuuri valdkonna eksperdid ammu ennustasid. Kõige olulisem on süntaksipuu muudatuste tegemise hind. Kui muudatus on piisavalt tõsine, peate koodi muutma kõigis lugejates ja kirjutajates. Näiteks on Pandoci arendajate üks väljakutseid keerukate tabelivormingute toetamine. Nüüd saab Pandoc luua ainult väga lihtsaid tabeleid, mille igas lahtris on päis, veerud ja väärtus. Näiteks HTML-i atribuuti colspan lihtsalt ignoreeritakse. Üheks sellise käitumise põhjuseks on ühtse skeemi puudumine tabelite esitamiseks kõigis või vähemalt paljudes vormingutes – sellest tulenevalt on ebaselge, millisel kujul tuleks tabeleid siseesituses salvestada. Kuid isegi pärast konkreetse vaate valimist peate muutma absoluutselt kõiki lugejaid ja kirjutajaid, mis toetavad tabelitega töötamist.

Haskelli keel ei valitud mitte ainult autorite suure armastuse tõttu funktsionaalse programmeerimise vastu. Haskell on tuntud oma ulatuslike tekstitöötlusvõimaluste poolest. Üks näide on raamatukogu parsek on raamatukogu, mis kasutab suvaliste parserite kirjutamiseks aktiivselt funktsionaalse programmeerimise mõisteid – monoidid, monaadid, rakenduslikud ja alternatiivsed funktorid. Parseci kogu võimsus on näha näide HaskellWikist, kus sõelutakse lihtsa kohustusliku programmeerimiskeele täielik parser. Loomulikult kasutatakse Parseci aktiivselt ka Pandocis.

Lühidalt kirjeldades kasutatakse monaade järjestikuseks sõelumiseks, kui kõigepealt on üks asi ja seejärel teine. Näiteks selles näites:

whileParser :: Parser Stmt
whileParser = whiteSpace >> statement

Kõigepealt peate loendama tühiku ja seejärel avalduse, millel on ka tüüp Parser Stmt.

Kui sõelumine ebaõnnestub, kasutatakse tagasipööramiseks alternatiivseid funktsionoreid. Näiteks,

statement :: Parser Stmt
statement = parens statement <|> sequenceOfStmt

See tähendab, et peate kas proovima lugeda sulgudes olevat väidet või püüdma lugeda mitut lauset järjest.

Rakendusfunktoreid kasutatakse peamiselt monaadide otseteedena. Näiteks laske tok-funktsioonil lugeda mõnd märki (see on LaTeXReaderi tegelik funktsioon). Vaatame seda kombinatsiooni

const <$> tok <*> tok

See loeb kaks märki järjest ja tagastab esimese.

Kõigi nende klasside jaoks on Haskellil ilusad sümboolsed operaatorid, mistõttu Readeri programmeerimine näeb välja nagu ASCII kunst. Lihtsalt imetlege seda imelist koodi.

Meie ülesanded olid seotud LaTeXReaderiga. Vassili ülesanne oli toetada käske mbox ja hbox, mis on kasulikud pakettide kirjutamisel LaTeX-is. Elizabeth vastutas epigraafikäsu toetamise eest, mis võimaldab teil LaTeX-i dokumentides epigraafe luua.

Hatrace

UNIX-i sarnased operatsioonisüsteemid rakendavad sageli ptrace süsteemikutset. See on kasulik programmikeskkondade silumisel ja simuleerimisel, võimaldades teil jälgida programmi tehtavaid süsteemikõnesid. Näiteks väga kasulik utiliit strace kasutab ptrace'i sisemiselt.

Hatrace on teek, mis pakub Haskelli ptrace'i liidest. Fakt on see, et ptrace ise on väga keerukas ja seda on üsna keeruline otse kasutada, eriti funktsionaalsetest keeltest.

Hatrace töötab käivitamisel nagu strace ja aktsepteerib sarnaseid argumente. See erineb strace'ist selle poolest, et see on ka teek, mis pakub lihtsamat liidest kui lihtsalt ptrace.

Hatrace'i abil oleme juba tabanud ühe ebameeldiva vea GHC Haskelli kompilaatoris - valel hetkel tapetud, genereerib see valesid objektifaile ega kompileeri neid taaskäivitamisel uuesti. Süsteemikõnede abil skriptimine võimaldas vea usaldusväärselt reprodutseerida ühe jooksuga, samal ajal kui juhuslikud tapmised kordasid vea umbes kahe tunniga.

Lisasime teeki süsteemikõnede liidesed – Elizaveta lisas brk ja Vassili mmap. Meie töö tulemuste põhjal on võimalik raamatukogu kasutamisel lihtsamalt ja täpsemalt kasutada nende süsteemikutsete argumente.

Allikas: www.habr.com