Конституция Армении: Статья 18.1
Конституция Армении (Статья 18.1) закрепляет «исключительную миссию Армянской Апостольской Святой Церкви как национальной церкви в духовной жизни армянского народа, в деле развития его национальной культуры и сохранения его национальной самобытности»:
Предстоятель Гарегин II, Католикос всех армян, Резиденция предстоятеля Эчмиадзин.
OCaml

OCaml

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

OCaml (Objective Caml) — объектно-ориентированныйязык функционального программирования общего назначения, самый распространённый в практической работе диалект языка ML. Был разработан с учётом безопасности исполнения и надёжности программ. Поддерживает функциональную, императивную и объектно-ориентированную парадигмы программирования.

Появился в 1996 году под названием Objective Caml, когда Дидье Реми (Didier Rémy) и Жером Вуйон (Jérôme Vouillon) реализовали поддержку объектно-ориентированного программирования для языка Caml, первоначально разработанного во французском институте INRIA. Официально переименован в OCaml в 2011 году[3].

Инструментарий OCaml включает в себя интерпретатор, компилятор в байткод и оптимизирующий компилятор в машинный код, сравнимый по эффективности с Java и лишь немного уступающий по быстродействию C и C++[4].

На языке, в частности, написан рендерингформулВикипедии, использующих тег , файлообменный клиент MLDonkey, стек управления гипервизором Xen xapi (является частью Xen Server/Xen Cloud Platform), язык программирования Haxe.

Роль в информатике

Является языком программирования общего назначения, но при этом имеет свои сложившиеся области применения[5].

Во-первых, это — создание «безопасных» (не только в смысле информационной безопасности) приложений. В языке используется сборка мусора, а большинство типов данных является ссылочным (англ. boxed), что означает предотвращение переполнения буферов во время исполнения программы. Кроме того, статическая типизация и проверки времени компиляции делают невозможными некоторые другие классы ошибок, такие, как ошибки приведения типов в силу отсутствия автоматического приведения типов. Кроме того, код может быть формально верифицирован. Имеются утилиты автоматического доказательства типовой корректности кода, превосходящие таковые для большинства языков программирования. И что немаловажно, меры безопасности не влияют на эффективность исполняемого кода[5].

Другой областью успешного применения OCaml являются приложения, управляемые данными (data-driven). К этой области относится обработка текста, а также написание компиляторов. OCaml имеет не только средства для текстовой обработки (какими славится, например, Perl или AWK), но и инструменты для глубокого семантического анализа и преобразования текста, что делает OCaml применимым в задачах интеллектуального анализа данных (англ. data mining)[5].

OCaml, как и другие диалекты ML, используются в исследовательских задачах и задачах верификации, при котором основной код пишется на некотором языке программирования, а затем формально верифицируется и анализируется программой на OCaml[5]. Например, на OCaml написана система интерактивного доказательства теорем Coq.

Занимает особое место среди языков программирования благодаря сочетанию эффективности, выразительности и практичности. Среди особенностей языка, развивавшихся в течение более чем 40 лет, со времени создания ML, выделяют следующие[6]:

История

OCaml ведёт своё происхождение от ML (англ. meta language), который был реализован на диалекте ЛиспаРобином Милнером в 1972 году в качестве программного средства для доказательства теорем, как метаязык логики вычислимых функций (LCF, англ. logic for computable functions). Позднее был сделан компилятор, а к 1980 году ML стал полноценной системой программирования[7].

Ги Кузино (Guy Cousineau) добавил в язык алгебраические типы данных и сопоставление с образцом и определил ML в виде категориальной абстрактной машины (CAM). Таким образом, CAM-ML мог быть описан, верифицирован и оптимизирован, что явилось шагом вперёд для ML[8].

Дальнейшим развитием был созданный к 1987 году Аскандером Суарецом (Ascánder Suárez) и продолженный Пьером Вейсом (Pierre Weis) и Мичелом Мони (Michel Mauny) язык Caml (переигранное CAM-ML)[7][8].

В 1990 году Ксавье Лерой (Xavier Leroy) и Дамьен Долигез (Damien Doligez) выпустили новую реализацию, названную Caml Light. В этой реализации на Си использовался интерпретаторбайт-кода и быстрый сборщик мусора. С написанием библиотек язык стал использоваться в образовании и исследовательских институтах[7][8].

В 1995 году увидел свет Caml Special Light, развиваемый К. Лероем. Система программирования получила компилятор в машинные коды, что поставило эффективность исполняемого кода в один ряд с другими компилируемыми языками. В то же время была разработана система модулей, идея которой была заимствована из Standard ML[7].

В современном виде OCaml появился в 1996 году, когда Дидье Реми (Didier Rémy) и Джером Вуйон (Jérôme Vouillon) реализовали для языка стройную и эффективную поддержку объектов. Эта объектная система позволяет на этапе компиляции в типобезопасной манере использовать идиомы объектно-ориентированного программирования, без свойственных C++ и Java проверок времени выполнения[7].

В 2000-х годах язык плавно развивался, одновременно получая всё большее признание в коммерческих проектах и образовании. Среди разработанного в это время можно отметить полиморфные методы и вариантные типы, именованные и необязательные параметры, модули первого класса, обобщённые алгебраические типы данных (GADT). Язык стал поддерживать несколько аппаратных платформ (X86, ARM, SPARC, PowerPC)[7][8].

Базовая семантика

Модель вычислений OCaml как языка функционального программирования строится на трёх основных конструкциях лямбда-исчисления: переменных➤, определениях функций➤ и применении функции к аргументам[9].

Переменные

Переменная — идентификатор, значение которого связано с определённой величиной. Имена переменных начинаются со строчной буквы или подчёркивания. Привязка обычно выполняется с помощью ключевого слова let, как в следующем примере в интерактивной оболочке[10]:

letv=1;;

Переменные имеют область видимости. Например, в интерактивной оболочке переменную можно использовать в следующих за её привязкой командах. Аналогично, переменную, определённую в модуле, можно использовать после определения в данном модуле[10].

Привязка переменной может быть осуществлена и в области видимости, заданной конструкцией let-in, как в следующем примере по вычислению площади круга по радиусу:

#letarearadius=letpi=3.14inradius*.radius*.pi;;valarea:float->float=<fun>#area2.0;;-:float=12.56

В OCaml привязки переменных являются неизменяемыми (как в математических уравнениях), то есть, значение переменной «присваивается» только один раз (единичное присваивание). Другое дело, что внутри let-in может быть другой let-in, в котором вводится другая переменная, которая может «затенить» первую[10].

Функции

Для определения функций в OCaml есть несколько синтаксических конструкций.

Функции можно определить с помощью ключевого слова function. Выражение для функции выглядит следующим образом[11]:

functionx->x+1

В данном случае функция анонимная, и её можно использовать в качестве параметров других функций или применить к некоторому аргументу, например:

(functionx->x+1)5

Типом этой функции является int -> int, то есть, функция принимает целое и возвращает целое.

Функция может иметь несколько аргументов[12]:

function(x,y)->x-y

В этом примере её тип: int * int -> int, то есть, на входе функции — пара➤, а на выходе — целое.

Есть и другой подход представления функций нескольких аргументов — преобразование N-арной функции в N функций одного аргумента — каррирование. Следующие два вида записи функции, вычисляющей произведение целочисленных аргументов, эквивалентны[12]:

functionx->functiony->x*yfunxy->x*y

Именованные функции можно получить, связав переменную с функцией[11]. Определение именованной функции настолько частая операция, что имеет отдельную синтаксическую поддержку. Следующие три записи — эквивалентные способы определить функцию (в интерактивной оболочке):

#letprod=functionx->functiony->x*y;;valprod:int->int->int=<fun>#letprodxy=x*y;;valprod:int->int->int=<fun>#letprod=funxy->x*y;;valprod:int->int->int=<fun>

Функции двух аргументов можно определить для использования инфиксной записи[11]:

#let(^^)xy=x**2.0+.y**2.0;;val(^^):float->float->float=<fun>#2.0^^3.0;;-:float=13.#(^^)2.03.0;;-:float=13.

В этом примере определена функция (^^), вычисляющая сумму квадратов двух чисел с плавающей запятой. Последние два вида записи эквивалентны.

Рекурсивные функции, то есть функции, ссылающиеся на своё же определение, можно задать с помощью let rec[11]:

#letrecfacn=matchnwith|0->1|x->x*fac(x-1);;

В этом же примере вычисления факториала применено сопоставление с образцом (конструкция match-with).

Аргументы функции можно определить как именованные. Именованные аргументы можно указывать в любом порядке[11]:

#letdivmod~x~y=(x/y,xmody);;valdivmod:x:int->y:int->int*int=<fun>#divmod~x:4~y:3;;-:int*int=(1,1)#divmod~y:3~x:4;;-:int*int=(1,1)

В OCaml можно опускать значения, используя уплотнённую запись (англ. label punning), если имя параметра и переменной совпадают[11]:

#letx=4inlety=3indivmod~x~y;;-:int*int=(1,1)

Выражения

Ассоциативность операций в выражениях OCaml определяется префиксом, распространяясь таким образом на операции, определённые пользователем. Знак - работает и как префиксная, и как инфиксная операция, причём при необходимости использовать в качестве префикса совместно с применением функции параметр нужно заключить в скобки[13].

Система типов

Примитивные типы

Язык OCaml имеет несколько примитивных типов: числовые типы (целый и числа с плавающей запятой), символьный, строки символов, булевый[14].

Целый тип представляет целые числа из интервала [−230, 230 − 1] и [−262, 262 − 1] для 32- и 64-битных архитектур соответственно. С целыми числами можно производить обычные операции сложения, вычитания, умножения, деления, взятия остатка от деления: +, -, *, /, mod. В случае выхода результата за допустимый интервал ошибки не происходит, а результат вычисляется по модулю границы интервала[15].

Числа с плавающей запятой представляются 53-битной мантиссой и порядком из интервала [−1022, 1023], следуя стандарту IEEE 754 для чисел с двойной точностью. В операциях эти числа нельзя смешивать с целыми. Кроме того, операции над числами с плавающей запятой синтаксически отличаются от целочисленных операций: +., -., *., /.. Также имеется операция возведения в степень: **. Для преобразования целых чисел в числа с плавающей запятой и обратно доступны функции: float_of_int и int_of_float[15].

Для чисел с плавающей запятой имеются и другие математические функции: тригонометрические (sin, cos, tan, asin, acos, atan), округления (ceil, floor), экспоненциальная (exp), логарифмические (log, log10), а также извлечение квадратного корня (sqrt)[15]. Для числовых типов имеются и полиморфные операции сравнения[15].

Символьный тип — char — соответствует представлению символа с кодом от 0 до 255 (первые 128 символов совпадают с ASCII). Строчный тип — string — последовательность символов (максимальная длина: 224 — 6)[16]. Пример с использованием функции преобразования целого к строке и операции конкатенации:

#"Example "^string_of_int(2);;-:string="Example 2"

Булевый тип имеет два значения: true (истина) и false (ложь). Операции над величинами булевого типа: унарнаяnot (отрицание), бинарные: && (и), || (или). Бинарные операции вычисляют сначала левый аргумент, а правый — только если требуется[17].

Булевые значения получаются в результате сравнений: = (структурное равенство), == (тождество), <> (отрицание структурного равенства), != (отрицание тождества), <, >, <=, >=. Для примитивных типов кроме строк и чисел с плавающей точкой структурное равенство и тождество совпадают, для других типов тождественными считаются значения, располагающиеся по одному адресу в памяти, а при структурном сравнении значения проверяются покомпонентно[17].

Кроме того, в OCaml имеется специальный тип unit, который имеет всего одно значение — ()[17].

Списки

В OCaml список — конечная неизменяемая последовательность элементов одного типа, реализованная как односвязный список. Следующий пример демонстрирует синтаксис списка[18]:

#['a';'b';'c'];;-:charlist=['a';'b';'c']#'a'::('b'::('c'::[]));;-:charlist=['a';'b';'c']#'a'::'b'::'c'::[];;-:charlist=['a';'b';'c']#[];;-:'alist=[]

Операция :: позволяет построить список на основе нового элемента и хвоста старого списка. При этом «старый» список не изменяется:

#letlst=[1;2];;vallst:intlist=[1;2]#letlst1=0::lst;;vallst1:intlist=[0;1;2]#lst;;-:intlist=[1;2]#lst1;;-:intlist=[0;1;2]
Пример: вычисление суммы элементов списка

Список является одним из основных типов данных в OCaml. Следующий пример кода определяет рекурсивную (обратите внимание на ключевое слово rec) функцию, которая перебирает элементы данного списка и возвращает их сумму:

letrecsumxs=matchxswith|[]->0|x::xs'->x+sumxs'
 # sum [1;2;3;4;5];; - : int = 15

Другой способ подсчёта суммы заключается в использовании функции свёртки:

letsumxs=List.fold_left(+)0xs#sum[1;2;3;4;5];;-:int=15

Записи

Записи являются важным элементом в системе типов OCaml. Запись представляет собой набор хранимых вместе значений, при котором каждый элемент значения-записи доступен по своему имени — имени поля записи. Пример описания типа, связывания записи с переменной и доступ к полю записи[19]:

#typeuser={login:string;password:string;nick:string;};;#letusr={login="myuser";password="secret";nick="aka";};;valusr:user={login="myuser";password="secret";nick="aka"}#usr.nick;;-:string="aka"

Следует заметить, что тип переменной usr был установлен компилятором автоматически.

Как и в случае с другими типами, тип может быть параметризован. Другие возможности записей[19]:

  • сопоставление с образцом (irrefutable)
  • синтаксические уплотнение полей (field punning) записи в случае совпадения имён полей и переменных
  • повторное использование полей и разрешение неоднозначности с помощью модулей
  • функциональное обновление (functional update) записи
  • изменяемые (mutable) поля
  • fieldslib и поле записи как объект первого класса
  • итераторы полей

Вариантный тип

Вариантный тип представляет данные, которые могут принимать различные формы, определяемые явно заданными метками. В следующем примере определён тип для базовых цветов[20]:

#typemain_color=Red|Green|Blue;;#Blue;;-:main_color=Blue#(Red,Blue);;-:main_color*main_color=(Red,Blue)

В примере выше вариантный тип используется в качестве перечислимого типа. В OCaml вариантный тип, тем не менее, является более богатым, так как помимо меток позволяет задавать и данные, например:

#typecolor_scheme=RGBofint*int*int|CMYKoffloat*float*float*float;;typecolor_scheme=RGBofint*int*int|CMYKoffloat*float*float*float

При определении функций вариантный тип естественно сочетается с сопоставлением с образцом.

Объекты

В OCaml объекты и их типы полностью отделены от системы классов. Классы используются для построения объектов и поддержки наследования, но не являются типами объектов. Объекты имеют собственные объектные типы (object types), и для работы с объектами классы применять необязательно. Объекты не так часто используются в OCaml (так, система модулей является более выразительной, чем объекты, так как модули могут включать типы, а классы и объекты — нет). Основным преимуществом объектов перед записями — они не требуют объявления типов и обладают большей гибкостью благодаря полиморфизму строчных переменных (англ. row polymorphism). С другой стороны, преимущества объектов проявляются при использовании системы классов. В отличие от модулей, классы поддерживают позднее связывание, что позволяет ссылаться на методы объекта без статически заданной реализации и использовать открытую рекурсию (в случае с модулями можно использовать функции и функторы, но синтаксически такие описания требуют написания большего количества кода)[21].

Вывод типов

Хотя OCaml является языком программирования с сильной типизацией, система вывода типов (англ. type inference) позволяет определять тип выражения на основе имеющейся информации о его компонентах. В следующем примере функции проверки числа на чётность не указано ни одной декларации типа, и тем не менее у компилятора языка есть полная информация о типе функции[22]:

#letoddx=xmod2<>0;;valodd:int->bool=<fun>

Императивное программирование и функции с побочными эффектами

Помимо функциональных, язык содержит средства императивного программирования: функции с побочными эффектами, изменяемые (mutable) данные, императивные синтаксические конструкции, в частности, явные циклыwhile и for[23].

Следующий пример напечатает на стандартном выводе (это — побочный эффект функции printf) 11 строк:

fori=0to10doPrintf.printf"i =%d\n"idone;;

В следующем (довольно искусственном) примере элементы массива на месте увеличиваются на единицу в цикле с предусловием. Для индекса массива используется ссылка (ref), которая инкрементируется в теле цикла:

#letincr_arar=leti=ref0inwhile!i<Array.lengthardoar.(!i)<-ar.(!i)+1;incridone;;valincr_ar:intarray->unit=<fun>#letnums=[|1;2;3;4;5|];;valnums:intarray=[|1;2;3;4;5|]#incr_arnums;;-:unit=()#nums;;-:intarray=[|2;3;4;5;6|]

Побочные эффекты позволяют оптимизировать вычисления, в особенности, когда речь идёт о значительных преобразованиях на больших массивах данных. Также с их помощью реализуются ленивые вычисления и мемоизация[23].

Крупномасштабное программирование

Модульность

OCaml можно представить себе как состоящий из двух языков: язык ядра со значениями и типами и язык модулей и их сигнатур. Эти языки образуют два слоя в том смысле, что модули могут содержать типы и значения, а обычные значения не могут содержать модулей и модулей-типов. Тем не менее, OCaml предлагает механизм модулей первого класса, которые могут быть значениями и при необходимости преобразуются в обычные модули и обратно[24].

Функторы

Система модулей OCaml не ограничивается модульной организацией кода и интерфейсами. Одними из важных инструментов обобщённого программирования являются функторы. Упрощённо говоря, функторы являются функцией из модуля в модули, что позволяет реализовать следующие механизмы[25]:

Примеры программ

Запуск интерпретатора OCaml

Для запуска интерпретатора языка OCaml необходимо в консоли ввести следующую команду:

$ ocaml        OCaml version 4.08.1 #

Вычисления можно производить в интерактивном режиме, например:

#1+2*3;;-:int=7

Hello world

Следующая программа «hello.ml»:

print_endline"Hello World!";;

может быть скомпилирована либо в байт-код:

$ ocamlc hello.ml -o hello

либо в оптимизированный машинный код:

$ ocamlopt hello.ml -o hello

и запущена:

$ ./hello Hello World! $

Быстрая сортировка

В следующем примере приведён алгоритм быстрой сортировки, который сортирует список в порядке возрастания:

letrecqsort=function|[]->[]|pivot::rest->letis_lessx=x<pivotinletleft,right=List.partitionis_lessrestinqsortleft@[pivot]@qsortright

Последовательность Фибоначчи

letrecfib_auxnab=matchnwith|0->a|_->fib_aux(n-1)(a+b)aletfibn=fib_auxn01

См. также

Примечания

Литература

Список книг, доступных онлайн

  • Minsky, Y. and Madhavapeddy, A. and Hickey, J. Real World OCaml: Functional Programming for the Masses. — O'Reilly Media, 2013. — 510 p. — ISBN 9781449324766.
    • Перевод на русский язык: Мински, Ярон; Мадхавапедди, Анил; Хикки, Джейсон. Программирование на языке OCaml = Real World OCaml: Functional Programming for the Masses. — ДМК, 2014. — 536 с. — (Функциональное программирование). — ISBN 978-5-97060-102-0.

Ссылки

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=OCaml&oldid=152389961
OCaml
Изображение логотипа
Класс языкаобъектно-ориентированный, функциональный, мультипарадигмальный, императивный, диалект и свободное и открытое программное обеспечение
Появился в1996
АвторКсавье Лерой и Damien Doligez[вд]
РазработчикINRIA
Расширение файлов.ml или .mli
Выпуск
Испытал влияниеSML
Лицензияпубличная лицензия Q и LGPL-2.1[вд]
Сайтocaml.org (англ.)
ОСUnix-подобная операционная система[2]
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе