ज़्यूरिहैक: कार्यात्मक प्रोग्रामिंग का अभ्यास करना

इस साल जून में, स्विट्जरलैंड के छोटे से शहर रैपर्सविल में एक कार्यक्रम आयोजित किया गया ज़्यूरिहैक. इस बार इसने शुरुआती से लेकर भाषा के संस्थापकों तक, पाँच सौ से अधिक हास्केल प्रेमियों को एक साथ लाया। हालाँकि आयोजक इस कार्यक्रम को हैकथॉन कहते हैं, लेकिन शास्त्रीय अर्थ में यह कोई सम्मेलन या हैकथॉन नहीं है। इसका प्रारूप पारंपरिक प्रोग्रामर से अलग है। हमने भाग्य से ज़्यूरीहैक के बारे में सीखा, इसमें भाग लिया और अब हम असामान्य खोज के बारे में बताना अपना कर्तव्य समझते हैं!

हमारे बारे में

यह लेख नेशनल रिसर्च यूनिवर्सिटी हायर स्कूल ऑफ इकोनॉमिक्स - सेंट पीटर्सबर्ग में "एप्लाइड गणित और सूचना विज्ञान" कार्यक्रम के तीसरे वर्ष के दो छात्रों: वासिली अल्फेरोव और एलिसैवेटा वासिलेंको द्वारा तैयार किया गया था। हम दोनों के लिए कार्यात्मक प्रोग्रामिंग का जुनून विश्वविद्यालय के दूसरे वर्ष में डी. एन. मोस्कविन के व्याख्यानों की एक श्रृंखला के साथ शुरू हुआ। वसीली वर्तमान में Google समर ऑफ़ कोड कार्यक्रम में भाग ले रहे हैं, जिसके अंतर्गत वह प्रोजेक्ट टीम के मार्गदर्शन में हास्केल में बीजगणितीय ग्राफ़ लागू कर रहे हैं। शैवाल. एलिज़ावेटा ने प्राप्त कार्यात्मक प्रोग्रामिंग कौशल को एंटी-यूनिफिकेशन एल्गोरिदम के कार्यान्वयन के लिए समर्पित पाठ्यक्रम कार्य में लागू किया और इसके बाद टाइप सिद्धांत में आवेदन किया।

घटना प्रारूप

लक्षित दर्शक ओपन सोर्स प्रोजेक्ट्स के मालिक हैं, प्रोग्रामर जो उनके विकास में भाग लेना चाहते हैं, कार्यात्मक प्रोग्रामिंग शोधकर्ता, और हास्केल के बारे में भावुक लोग हैं। इस वर्ष, दुनिया भर से पचास से अधिक ओपन सोर्स हास्केल परियोजनाओं के डेवलपर्स अपने उत्पादों के बारे में बात करने और उनके विकास में रुचि रखने वाले नए लोगों को आकर्षित करने के लिए आयोजन स्थल - एचएसआर होचस्चुले फर टेक्निक रैपर्सविल - में एकत्र हुए।

फोटो ट्विटर से ज़्यूरिहैक

योजना बहुत सरल है: आपको अपने प्रोजेक्ट के बारे में पहले से कुछ प्रस्ताव लिखने होंगे और उन्हें आयोजकों को भेजना होगा, जो इवेंट पेज पर आपके प्रोजेक्ट के बारे में जानकारी पोस्ट करेंगे। इसके अलावा, पहले दिन, परियोजनाओं के लेखकों के पास मंच से संक्षेप में यह बताने के लिए तीस सेकंड का समय होता है कि वे क्या कर रहे हैं और क्या करने की आवश्यकता है। फिर इच्छुक लोग लेखकों की तलाश करते हैं और कार्यों के बारे में विस्तार से पूछते हैं।

हमारे पास अभी तक अपनी खुद की खुली परियोजनाएँ नहीं हैं, लेकिन हम वास्तव में मौजूदा परियोजनाओं में योगदान देना चाहते हैं, इसलिए हमने नियमित प्रतिभागियों के रूप में पंजीकरण कराया। तीन दिनों के दौरान, हमने डेवलपर्स के दो समूहों के साथ काम किया। यह पता चला है कि कोड और लाइव संचार का संयुक्त अध्ययन परियोजना लेखकों और योगदानकर्ताओं के बीच बातचीत को बहुत उत्पादक बनाता है - ज़्यूरिहैक में हम उन क्षेत्रों को समझने में सक्षम थे जो हमारे लिए नए थे और प्रत्येक में एक कार्य पूरा करके दो पूरी तरह से अलग टीमों की मदद करने में सक्षम थे। परियोजनाओं का.

मूल्यवान अभ्यास के अलावा, ज़्यूरिहैक में कई व्याख्यान और मास्टर कक्षाएं भी दी गईं। हमें दो व्याख्यान विशेष रूप से याद हैं। उनमें से सबसे पहले, न्यूकैसल विश्वविद्यालय के एंड्री मोखोव ने चयनात्मक एप्लिकेटिव फ़ैक्टर्स के बारे में बात की - प्रकारों का एक वर्ग जो एप्लिकेटिव फ़ैक्टर्स और मोनैड के बीच मध्यवर्ती बनना चाहिए। एक अन्य व्याख्यान में, हास्केल के संस्थापकों में से एक, साइमन पीटन जोन्स ने इस बारे में बात की कि जीएचसी कंपाइलर में प्रकार का अनुमान कैसे काम करता है।

साइमन पेटन जोन्स द्वारा व्याख्यान। फोटो ट्विटर से ज़्यूरिहैक

हैकथॉन के दौरान आयोजित मास्टर कक्षाओं को प्रतिभागियों के प्रशिक्षण के स्तर के आधार पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया गया था। परियोजनाओं के विकास में शामिल होने वाले प्रतिभागियों को दिए गए कार्यों को भी कठिनाई के स्तर के साथ चिह्नित किया गया था। कार्यात्मक प्रोग्रामरों का छोटा लेकिन मैत्रीपूर्ण समुदाय नए लोगों का खुशी-खुशी अपने समूह में स्वागत करता है। हालाँकि, आंद्रेई मोखोव और साइमन पीटन जोन्स के व्याख्यानों को समझने के लिए, हमने विश्वविद्यालय में जो कार्यात्मक प्रोग्रामिंग पाठ्यक्रम लिया, वह बहुत उपयोगी था।

कार्यक्रम के लिए पंजीकरण नियमित प्रतिभागियों और परियोजना लेखकों दोनों के लिए निःशुल्क है। हमने जून की शुरुआत में भागीदारी के लिए आवेदन जमा किए, जिसके बाद हमें तुरंत प्रतीक्षा सूची से पुष्टि किए गए प्रतिभागियों की सूची में स्थानांतरित कर दिया गया।

और अब हम उन परियोजनाओं के बारे में बात करेंगे जिनके विकास में हमने भाग लिया।

Pandoc

Pandoc वास्तव में, किसी भी प्रारूप से किसी भी प्रारूप में टेक्स्ट दस्तावेज़ों का एक सार्वभौमिक कनवर्टर है। उदाहरण के लिए, docx से pdf तक, या Markdown से MediaWiki तक। इसके लेखक, जॉन मैकफर्लेन, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में दर्शनशास्त्र के प्रोफेसर हैं। सामान्य तौर पर, पांडोक काफी प्रसिद्ध है, और हमारे कुछ मित्र आश्चर्यचकित रह गए जब उन्हें पता चला कि पांडोक हास्केल में लिखा गया था।

पांडोक द्वारा समर्थित दस्तावेज़ प्रारूपों की सूची। साइट पर एक संपूर्ण ग्राफ़ भी है, लेकिन यह चित्र लेख में फिट नहीं बैठता है।

बेशक, पांडोक प्रत्येक जोड़ी प्रारूप के लिए सीधा रूपांतरण प्रदान नहीं करता है। इस तरह के विभिन्न प्रकार के परिवर्तनों का समर्थन करने के लिए, एक मानक वास्तुशिल्प समाधान का उपयोग किया जाता है: सबसे पहले, पूरे दस्तावेज़ को एक विशेष आंतरिक मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व में अनुवादित किया जाता है, और फिर इस आंतरिक प्रतिनिधित्व से एक अलग प्रारूप में एक दस्तावेज़ तैयार किया जाता है। डेवलपर्स आंतरिक प्रतिनिधित्व को "एएसटी" कहते हैं, जिसका अर्थ है एब्सट्रैक्ट सिंटेक्स ट्री, या अमूर्त वाक्यविन्यास वृक्ष. आप मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व को बहुत सरलता से देख सकते हैं: आपको बस आउटपुट स्वरूप को "मूल" पर सेट करना है

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

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

जिन पाठकों ने कम से कम हास्केल के साथ काम किया है, वे पहले से ही इस छोटे से उदाहरण से मान सकते हैं कि पांडोक हास्केल में लिखा गया है: इस कमांड का आउटपुट पांडोक की आंतरिक संरचनाओं का एक स्ट्रिंग प्रतिनिधित्व है, जो आमतौर पर कैसे किया जाता है इसकी समानता में बनाया गया है हास्केल में। उदाहरण के लिए, मानक पुस्तकालय में।

तो, यहाँ आप देख सकते हैं कि आंतरिक प्रतिनिधित्व एक पुनरावर्ती संरचना है, जिसके प्रत्येक आंतरिक नोड में एक सूची होती है। उदाहरण के लिए, शीर्ष स्तर पर एक तत्व की एक सूची है - "हैलो-वर्ल्ड", [], [] विशेषताओं वाला पहला स्तर हेडर। इस हेडर के अंदर "हैलो" स्ट्रिंग की एक सूची छिपी हुई है, जिसके बाद एक स्थान और स्ट्रिंग "वर्ल्ड!" है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, आंतरिक प्रतिनिधित्व HTML से बहुत अलग नहीं है। यह एक पेड़ है जहां प्रत्येक आंतरिक नोड अपने वंशजों के स्वरूपण के बारे में कुछ जानकारी प्रदान करता है, और पत्तियों में दस्तावेज़ की वास्तविक सामग्री होती है।

यदि हम कार्यान्वयन स्तर पर जाते हैं, तो संपूर्ण दस्तावेज़ के लिए डेटा प्रकार इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

data Pandoc = Pandoc Meta [Block]

यहां ब्लॉक बिल्कुल ऊपर उल्लिखित आंतरिक शीर्ष है, और मेटा दस्तावेज़ के बारे में जानकारी रखता है, जैसे शीर्षक, निर्माण तिथि, लेखक - यह विभिन्न प्रारूपों के लिए अलग है, और पंडोक, यदि संभव हो तो, प्रारूप से अनुवाद करते समय ऐसी जानकारी को संरक्षित करने का प्रयास करता है प्रारूप।

ब्लॉक प्रकार के लगभग सभी कंस्ट्रक्टर - उदाहरण के लिए, हेडर या पैरा (पैराग्राफ) - एक नियम के रूप में, विशेषताओं और निचले स्तर के शीर्षों की सूची को तर्क के रूप में लेते हैं - इनलाइन। उदाहरण के लिए, स्पेस या Str इनलाइन प्रकार के कंस्ट्रक्टर हैं, और HTML टैग भी अपनी विशेष इनलाइन में बदल जाता है। हमें इन प्रकारों की पूरी परिभाषा प्रदान करने का कोई मतलब नहीं दिखता, लेकिन ध्यान दें कि इसे यहां पाया जा सकता है यहां.

दिलचस्प बात यह है कि पांडोक प्रकार एक मोनॉयड है। इसका मतलब है कि किसी प्रकार का खाली दस्तावेज़ है, और उन दस्तावेज़ों को एक साथ रखा जा सकता है। रीडर्स लिखते समय इसका उपयोग करना सुविधाजनक है - आप किसी दस्तावेज़ को मनमाने तर्क का उपयोग करके भागों में तोड़ सकते हैं, प्रत्येक को अलग से पार्स कर सकते हैं, और फिर सब कुछ एक दस्तावेज़ में एक साथ रख सकते हैं। इस मामले में, दस्तावेज़ के सभी हिस्सों से एक ही बार में महत्वपूर्ण जानकारी एकत्र की जाएगी।

परिवर्तित करते समय, मान लीजिए, LaTeX से HTML में, पहले LaTeXReader नामक एक विशेष मॉड्यूल इनपुट दस्तावेज़ को AST में परिवर्तित करता है, फिर HTMLWriter नामक एक अन्य मॉड्यूल AST को HTML में परिवर्तित करता है। इस वास्तुकला के लिए धन्यवाद, रूपांतरणों की द्विघात संख्या लिखने की कोई आवश्यकता नहीं है - यह प्रत्येक नए प्रारूप के लिए रीडर और राइटर लिखने के लिए पर्याप्त है, और रूपांतरणों के सभी संभावित जोड़े स्वचालित रूप से समर्थित होंगे।

यह स्पष्ट है कि इस तरह के आर्किटेक्चर की अपनी कमियां भी हैं, जिनकी भविष्यवाणी सॉफ्टवेयर आर्किटेक्चर के क्षेत्र के विशेषज्ञों ने लंबे समय से की है। सबसे महत्वपूर्ण है सिंटैक्स ट्री में परिवर्तन करने की लागत। यदि परिवर्तन काफी गंभीर है, तो आपको सभी रीडर्स और राइटर्स में कोड बदलना होगा। उदाहरण के लिए, पांडोक डेवलपर्स के सामने आने वाली चुनौतियों में से एक जटिल तालिका प्रारूपों का समर्थन करना है। अब पांडोक केवल बहुत ही सरल तालिकाएँ बना सकता है, जिसमें एक हेडर, कॉलम और प्रत्येक सेल में एक मान होता है। उदाहरण के लिए, HTML में colspan विशेषता को आसानी से अनदेखा कर दिया जाएगा। इस व्यवहार का एक कारण सभी या कम से कम कई प्रारूपों में तालिकाओं का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक एकीकृत योजना की कमी है - तदनुसार, यह स्पष्ट नहीं है कि तालिकाओं को आंतरिक प्रतिनिधित्व में किस रूप में संग्रहीत किया जाना चाहिए। लेकिन एक विशिष्ट दृश्य का चयन करने के बाद भी, आपको उन सभी रीडर्स और राइटर्स को बदलने की आवश्यकता होगी जो तालिकाओं के साथ काम करने का समर्थन करते हैं।

हास्केल भाषा को न केवल लेखकों के कार्यात्मक प्रोग्रामिंग के प्रति महान प्रेम के कारण चुना गया था। हास्केल अपनी व्यापक टेक्स्ट प्रोसेसिंग क्षमताओं के लिए जाना जाता है। एक उदाहरण पुस्तकालय है पारसेक एक पुस्तकालय है जो सक्रिय रूप से मनमाना पार्सर लिखने के लिए कार्यात्मक प्रोग्रामिंग - मोनॉयड, मोनैड, एप्लिकेटिव और वैकल्पिक फ़ंक्शनक्टर की अवधारणाओं का उपयोग करता है। पारसेक की पूरी शक्ति देखी जा सकती है उदाहरण हास्केलविकी से, जहां एक सरल अनिवार्य प्रोग्रामिंग भाषा का पूरा पार्सर पार्स किया जाता है। बेशक, पांडोक में पारसेक का भी सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।

संक्षेप में वर्णित है, भिक्षुओं का उपयोग अनुक्रमिक विश्लेषण के लिए किया जाता है, जब एक चीज़ पहले आती है, और फिर दूसरी। उदाहरण के लिए, इस उदाहरण में:

whileParser :: Parser Stmt
whileParser = whiteSpace >> statement

पहले आपको स्थान गिनना होगा, और फिर कथन - जिसमें पार्सर Stmt प्रकार भी है।

पार्सिंग विफल होने पर रोलबैक करने के लिए वैकल्पिक फ़ैक्टर का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए,

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

इसका मतलब है कि आपको या तो कोष्ठक में दिए गए कथनों को पढ़ने का प्रयास करना होगा, या फिर कई कथनों को क्रमिक रूप से पढ़ने का प्रयास करना होगा।

एप्लिकेटिव फ़ैक्टर्स का उपयोग मुख्य रूप से भिक्षुओं के लिए शॉर्टकट के रूप में किया जाता है। उदाहरण के लिए, टोक फ़ंक्शन को कुछ टोकन पढ़ने दें (यह LaTeXReader का एक वास्तविक फ़ंक्शन है)। आइए इस संयोजन पर नजर डालें

const <$> tok <*> tok

यह एक पंक्ति में दो टोकन पढ़ेगा और पहला लौटाएगा।

इन सभी वर्गों के लिए, हास्केल के पास सुंदर प्रतीकात्मक ऑपरेटर हैं, जो रीडर प्रोग्रामिंग को ASCII कला की तरह बनाते हैं। बस इस अद्भुत कोड की प्रशंसा करें।

हमारे कार्य LaTeXReader से संबंधित थे। वसीली का कार्य mbox और hbox कमांड का समर्थन करना था, जो LaTeX में पैकेज लिखने के लिए उपयोगी है। एलिजाबेथ एपिग्राफ कमांड का समर्थन करने के लिए जिम्मेदार थी, जो आपको LaTeX दस्तावेज़ों में एपिग्राफ बनाने की अनुमति देती है।

हैट्रेस

UNIX जैसे ऑपरेटिंग सिस्टम अक्सर ptrace सिस्टम कॉल को लागू करते हैं। यह प्रोग्राम वातावरण को डीबग करने और अनुकरण करने में उपयोगी है, जिससे आप प्रोग्राम द्वारा किए गए सिस्टम कॉल का पता लगा सकते हैं। उदाहरण के लिए, बहुत उपयोगी स्ट्रेस उपयोगिता आंतरिक रूप से ptrace का उपयोग करती है।

हैट्रेस एक लाइब्रेरी है जो हास्केल में पीट्रेस के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करती है। तथ्य यह है कि ptrace स्वयं बहुत परिष्कृत है और इसे सीधे उपयोग करना काफी कठिन है, विशेषकर कार्यात्मक भाषाओं से।

हैट्रेस स्टार्टअप पर स्ट्रेस की तरह चलता है और समान तर्क स्वीकार करता है। यह स्ट्रेस से अलग है क्योंकि यह एक लाइब्रेरी भी है जो पीट्रेस की तुलना में एक सरल इंटरफ़ेस प्रदान करती है।

हैट्रेस की मदद से, हमने पहले ही जीएचसी हास्केल कंपाइलर में एक अप्रिय बग पकड़ लिया है - गलत समय पर मारे जाने के कारण, यह गलत ऑब्जेक्ट फ़ाइलें उत्पन्न करता है और पुनरारंभ होने पर उन्हें पुन: संकलित नहीं करता है। सिस्टम कॉल द्वारा स्क्रिप्टिंग ने एक बार में त्रुटि को विश्वसनीय रूप से पुन: उत्पन्न करना संभव बना दिया, जबकि रैंडम किल्स ने लगभग दो घंटों में त्रुटि को पुन: उत्पन्न कर दिया।

हमने लाइब्रेरी में सिस्टम कॉल इंटरफेस जोड़ा - एलिसैवेटा ने बीआरके जोड़ा, और वासिली ने एमएमएपी जोड़ा। हमारे काम के परिणामों के आधार पर, लाइब्रेरी का उपयोग करते समय इन सिस्टम कॉल के तर्कों का अधिक सरल और सटीक उपयोग करना संभव है।

स्रोत: www.habr.com