Миран Липовача - Изучай Haskell во имя добра!

• Название: Изучай Haskell во имя добра!
• Автор: Миран Липовача
• Жанр: Программирование
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-94074-749-9

На взгляд автора, сущность программирования заключается в решении проблем. Программист всегда думает о проблеме и возможных решениях – либо пишет код для выражения этих решений.

Язык Haskell имеет множество впечатляющих возможностей, но главное его свойство в том, что меняется не только способ написания кода, но и сам способ размышления о проблемах и возможных решениях. Этим Haskell действительно отличается от большинства языков программирования. С его помощью мир можно представить и описать нестандартным образом. И поскольку Haskell предлагает совершенно новые способы размышления о проблемах, изучение этого языка может изменить и стиль программирования на всех прочих.

Ещё одно необычное свойство Haskell состоит в том, что в этом языке придаётся особое значение рассуждениям о типах данных. Как следствие, вы помещаете больше внимания и меньше кода в ваши программы.

Вне зависимости от того, в каком направлении вы намерены двигаться, путешествуя в мире программирования, небольшой заход в страну Haskell себя оправдает. А если вы решите там остаться, то наверняка найдёте чем заняться и чему поучиться!

Эта книга поможет многим читателям найти свой путь к Haskell.

Отображения, монады, моноиды и другое!

Всё сказано в названии: «Изучай Хаскель во имя добра!» – весёлый иллюстрированный самоучитель по этому сложному функциональному языку.

С помощью оригинальных рисунков автора, отсылке к поп-культуре, и, самое главное, благодаря полезным примерам кода, эта книга обучает основам функционального программирования так, как вы никогда не смогли бы себе представить.

Вы начнете изучение с простого материала: основы синтаксиса, рекурсия, типы и классы типов. Затем, когда вы преуспеете в основах, начнется настоящий мастер-класс от профессионала: вы изучите, как использовать аппликативные функторы, монады, застежки, и другие легендарные конструкции Хаскеля, о которых вы читали только в сказках.

Продираясь сквозь образные (и порой безумные) примеры автора, вы научитесь:

• Смеяться в лицо побочным эффектам, поскольку вы овладеете техниками чистого функционального программирования.

• Использовать волшебство «ленивости» Хаскеля для игры с бесконечными наборами данных.

• Организовывать свои программы, создавая собственные типы, классы типов и модули.

• Использовать элегантную систему ввода-вывода Хаскеля, чтобы делиться гениальностью ваших программ с окружающим миром.

Нет лучшего способа изучить этот мощный язык, чем чтение «Изучай Хаскель во имя добра!», кроме, разве что, поедания мозга его создателей.

Миран Липовача (Miran Lipovača) изучает информатику в Любляне (Словения). Помимо его любви к Хаскелю, ему нравится заниматься боксом, играть на бас-гитаре и, конечно же, рисовать. У него есть увлечение танцующими скелетами и числом 71, а когда он проходит через автоматические двери, он притворяется, что на самом деле открывает их силой своей мысли.

---

Loading package integer-gmp ... linking ... done.

Loading package base ... linking ... done.

Loading package ffi-1.0 ... linking ... done.

Prelude>

Поздравляю – вы в GHCi!

ПРИМЕЧАНИЕ. Приглашение консоли ввода – Prelude>, но поскольку оно может меняться в процессе работы, мы будем использовать просто ghci>. Если вы захотите, чтобы у вас было такое же приглашение, выполните команду :set prompt "ghci> ".

Немного школьной арифметики:

ghci> 2 + 15 17

ghci> 49 * 100

4900

ghci> 1892 – 1472 420

ghci> 5 / 2

2.5

Код говорит сам за себя. Также в одной строке мы можем использовать несколько операторов; при этом работает обычный порядок вычислений. Можно использовать и круглые скобки для облегчения читаемости кода или для изменения порядка вычислений:

ghci> (50 * 100) – 4999 1

ghci> 50 * 100 – 4999

1

ghci> 50 * (100 – 4999)

–244950

Здорово, правда? Чувствую, вы со мной не согласны, но немного терпения! Небольшая опасность кроется в использовании отрицательных чисел. Если нам захочется использовать отрицательные числа, то всегда лучше заключить их в скобки. Попытка выполнения 5 * –3 приведёт к ошибке, зато 5 * (–3) сработает как надо.

Булева алгебра в Haskell столь же проста. Как и во многих других языках программирования, в Haskell имеется два логических значения True и False, для конъюнкции используется операция && (логическое «И»), для дизъюнкции – операция || (логическое «ИЛИ»), для отрицания – операция not.

ghci> True && False False

ghci> True && True True

ghci> False || True True

ghci> not False

True

ghci> not (True&&True)

False

Можно проверить два значения на равенство и неравенство с помощью операций == и /=, например:

ghci> 5 == 5

True

ghci> 1 == 0

False

ghci> 5 /= 5

False

ghci> 5 /= 4

True

ghci> "привет" == "привет"

True

А что насчёт 5 + лама или 5 == True? Если мы попробуем выполнить первый фрагмент, то получим большое и страшное сообщение об ошибке[1]!

No instance for (Num [Char])

arising from a use of `+' at <interactive>:1:0–9

Possible fix: add an instance declaration for (Num [Char]) In the expression: 5 + "лама"

In the definition of `it': it = 5 + "лама"

Та-ак! GHCi говорит нам, что лама не является числом, и непонятно, как это прибавить к 5. Даже если вместо лама подставить четыре или 4, Haskell всё равно не будет считать это числом! Операция + ожидает, что аргументы слева и справа будут числовыми. Если же мы попытаемся посчитать True == 5, GHCi опять скажет нам, что типы не совпадают.

Несмотря на то что операция + производится только в отношении элементов, воспринимаемых как число, операция сравнения (==), напротив, применима к любой паре элементов, которые можно сравнить. Фокус заключается в том, что они должны быть одного типа. Вы не сможете сравнивать яблоки и апельсины. В подробностях мы это обсудим чуть позже.

ПРИМЕЧАНИЕ. Запись 5 + 4.0 вполне допустима, потому что 5 может вести себя как целое число или как число с плавающей точкой. 4.0 не может выступать в роли целого числа, поэтому именно число 5 должно «подстроиться».

Вызов функций

Возможно, вы этого пока не осознали, но всё это время мы использовали функции. Например, операция * – это функция, которая принимает два числа и перемножает их. Как вы видели, мы вызываем её, вставляя символ * между числами. Это называется «инфиксной записью».

Обычно функции являются префиксными, поэтому в дальнейшем мы не будем явно указывать, что функция имеет префиксную форму – это будет подразумеваться. В большинстве императивных языков функции вызываются указанием имени функции, а затем её аргументов (как правило, разделённых запятыми) в скобках. В языке Haskell функции вызываются указанием имени функции и – через пробел – параметров, также разделённых пробелами. Для начала попробуем вызвать одну из самых скучных функций языка:

ghci> succ 8 9

Функция succ принимает на вход любое значение, которое может иметь последующее значение, после чего возвращает именно последующее значение. Как вы видите, мы отделяем имя функции от параметра пробелом. Вызывать функции с несколькими параметрами не менее просто.

Функции min и max принимают по два аргумента, которые можно сравнивать (как и числа!), и возвращают большее или меньшее из значений:

ghci> min 9 10

9

ghci> min 3.4 3.2

3.2

ghci> max 100 101 101

Операция применения функции (то есть вызов функции с указанием списка параметров через пробел) имеет наивысший приоритет. Для нас это значит, что следующие два выражения эквивалентны:

ghci> succ 9 + max 5 4 + 1

16

ghci> (succ 9) + (max 5 4) + 1

16

Однако если мы хотим получить значение, следующее за произведением чисел 9 и 10, мы не можем написать succ 9 * 10, потому что это даст значение, следующее за 9 (т. е. 10), умноженное на 10, т. е. 100. Следует написать succ (9 * 10), чтобы получить 91.

Если функция принимает ровно два параметра, мы также можем вызвать её в инфиксной форме, заключив её имя в обратные апострофы. Например, функция div принимает два целых числа и выполняет их целочисленное деление:

ghci> div 92 10

9

Но если мы вызываем её таким образом, то может возникнуть неразбериха с тем, какое из чисел делимое, а какое делитель. Поэтому можно вызвать функцию в инфиксной форме, что, как оказывается, гораздо понятнее[2]:

ghci> 92 `div` 10

9

Многие люди, перешедшие на Haskell с императивных языков, придерживаются мнения, что применение функции должно обозначаться скобками. Например, в языке С используются скобки для вызова функций вроде foo(), bar(1) или baz(3, ха-ха). Однако, как мы уже отмечали, для применения функций в Haskell предусмотрены пробелы. Поэтому вызов соответствующих функций производится следующим образом: foo, bar 1 и baz 3 ха-ха. Так что если вы увидите выражение вроде bar (bar 3), это не значит, что bar вызывается с параметрами bar и 3. Это значит, что мы сначала вызываем функцию bar с параметром 3, чтобы получить некоторое число, а затем опять вызываем bar с этим числом в качестве параметра. В языке С это выглядело бы так: “bar(bar(3))”.

Функции: первые шаги

Определяются функции точно так же, как и вызываются. За именем функции следуют параметры[3], разделённые пробелами. Но при определении функции есть ещё символ =, а за ним – описание того, что функция делает. В качестве примера напишем простую функцию, принимающую число и умножающую его на 2. Откройте свой любимый текстовый редактор и наберите в нём:

doubleMe x = x + x

Сохраните этот файл, например, под именем baby.hs. Затем перейдите в каталог, в котором вы его сохранили, и запустите оттуда GHCi. В GHCi выполните команду :l baby. Теперь наш сценарий загружен, и можно поупражняться c функцией, которую мы определили:

ghci> :l baby

[1 of 1] Compiling Main     ( baby.hs, interpreted )

Ok, modules loaded: Main.

ghci> doubleMe 9

18

ghci> doubleMe 8.3

16.6

Поскольку операция + применима как к целым числам, так и к числам с плавающей точкой (на самом деле – ко всему, что может быть воспринято как число), наша функция одинаково хорошо работает с любыми числами. А теперь давайте напишем функцию, которая принимает два числа, умножает каждое на два и складывает их друг с другом. Допишите следующий код в файл baby.hs:

doubleUs x y = x*2 + y*2

ПРИМЕЧАНИЕ. Функции в языке Haskell могут быть определены в любом порядке. Поэтому совершенно неважно, в какой последовательности приведены функции в файле baby.hs.

Теперь сохраните файл и введите :l baby в GHCi, чтобы загрузить новую функцию. Результаты вполне предсказуемы:

ghci> doubleUs 4 9

26

ghci> doubleUs 2.3 34.2

73.0

ghci> doubleUs 28 88 + doubleMe 123

478

Вы можете вызывать свои собственные функции из других созданных вами же функций. Учитывая это, можно переопределить doubleUs следующим образом:

doubleUs x y = doubleMe x + doubleMe y

Это очень простой пример общего подхода, применяемого во всём языке – создание простых базовых функций, корректность которых очевидна, и построение более сложных конструкций на их основе.