Clean

llenguatge de programació

Clean és un llenguatge de programació funcional pur, de semàntica no estricta (avaluació tardana: les expressions s'avaluen només quan se'n demana el valor), desenvolupat a la universitat Radboud[1] de Nimega, Holanda.

Infotaula de llenguatge de programacióClean
Tipuspurely functional programming language (en) Tradueix, llenguatge de programació i non-strict programming language (en) Tradueix Modifica el valor a Wikidata
Data de creació1987 Modifica el valor a Wikidata
Paradigma de programaciópurely functional programming (en) Tradueix i programació funcional Modifica el valor a Wikidata
LlicènciaGNU LGPL Modifica el valor a Wikidata
Etiqueta d'Stack ExchangeEtiqueta Modifica el valor a Wikidata
Pàgina webclean.cs.ru.nl Modifica el valor a Wikidata

DescripcióModifica

Clean és un dels llenguatges de programació funcional que més optimitza la velocitat i l'espai.[2] Clean admet l'avaluació estricta (primerenca) ocasionalment per optimitzar l'execució, mitjançant anotacions específiques d'estrictesa (avaluació primerenca) i allotjament directe. Disposa de tipus d'unicitat per modelar els efectes laterals.

Els treballs en el llenguatge Clean van començar[3] el 1984, com a part del projecte "parallel reduction machine". La primera versió es va posar en marxa el 1987

Va tenir una gran influència en Haskell, que més tard va influenciar Clean.

Programa Hola MónModifica

Avaluació d'expressions a partir de la funció principal Start

  • anomenat mode consola
 /* 
 fitxer prova.icl
 */
 module prova

 import StdEnv 

 Start:: String
 Start = "Hola Món!"
  • Operació sobre fitxers (en aquest cas stdin, stdout)
  • anomenat mode World
  • amb clàusules where, caldrà individualitzar les variables que designen els diferents estats de l'entorn.
 /* Alternativa en ''mode World'', 
 caldrà individualitzar les variables que comporten estat (ex.: world, console) 
 */
 Start:: *World -> *World
 Start world1 = world3
 where
 (console1, world2) = stdio world1 // ''stdio'' obre consola per llegir i escriure<ref>[http://clean.cs.ru.nl/Download/Download_Libraries/Std_Env/StdFile/stdfile.html StdFile - stdio obre la cònsola per llegir i escriure]</ref>
 console2 = fwrites "Hola món!\n" console1 // escriu
 (ok, world3) = fclose console2 world2 // tanca
  • mode World amb clàusules let-before d'avaluació tardana designades per '#'
  • les clàusules let-before s'executen abans de l'encaix de patrons
  • aquí són d'exec. tardana i constitueixen una seqüència similar als blocs monàdics del Haskell
  • no caldrà individualitzar les variables que comporten estat (console, world) perquè els àmbits de visibilitat tapen els estats anteriors de les variables.
 /* Equivalent a l'anterior amb clàusules # ''let-before''
 i àmbits de visibilitat de variables inclosos successivament
 * els àmbits de visibilitat taparan les variables anteriors 
 del mateix nom corresponents a estats anteriors
 */

 Start:: *World -> *World
 Start world 
 # (console, world) = stdio world // obre consola stdio; àmbit més extern
 # console = fwrites "Hola món!\n" console // àmbit intermedi
 # (ok, world)= fclose console world // àmbit més intern 
 = world // crida al darrer ''world'',

A l'entorn LinuxModifica

Desempaquetar el paquet de codi nadiu, llegir README, i fer make, que instal·la al directori actual

CLEAN_HOME=/camí/al/vostre/clean
export PATH=$CLEAN_HOME/bin:$PATH
export CLEANPATH=$CLEAN_HOME/lib/stdenv

# cd al dir. de prova.icl
clm prova -o prova
./prova

dona la sortida

"Hola Món!"
Execution: 0.00 Garbage collection: 0.00 Total: 0.00

A l'entorn WindowsModifica

Clean porta un entorn de desenvolupament IDE propi per a Windows no suportat inicialment per al Linux.

No porta instal·lador. Desempaquetes a la carpeta escollida i executes el CleanIDE.exe

CaracterístiquesModifica

SintaxiModifica

blocs delimitats pel sagnat (marge esquerre de les línies d'instruccions)

ComentarisModifica

// comentari fins a fi de línia
/* 
comentari multi-línia
/* 
comentari niuat
*/
*/

TipusModifica

Tipus bàsicsModifica

Bool[4]
ops: not == && ||
Int[5]
ops: == < 
Real[6]
Char[7]

Atributs: Unicitat en el tipusModifica

Vegeu al manual el capítol Uniqueness typing.

Un tipus amb exigència d'unicitat (*Tipus) admet només referències úniques (una sola còpia) a estructures, a fi i efecte d'assegurar que no s'estigui accedint a l'estructura des d'un altre fil d'execució, i poder fer actualitzacions destructives in situ amb seguretat.

*Tipus // tipus amb atribut positiu d'unicitat (exigeix referència única)
relació de subtipus en unicitat
Passar una referència única a un paràmetre de funció que no requereixi unicitat és segur, però no a l'inrevés. Això estableix una relació de subtipus "únic subtipus de no-únic" que afavorirà que el compilador asseguri aquest aspecte estàticament, i que el manual representa així:
únic <= no-únic // únic subtipus (més específic) de no-únic
restriccions d'unicitat
En una declaració de tipus de funció, es pot acompanyar els tipus amb variables d'atribut d'unicitat, i afegir com a restricció (exemple: "[w <= x, ...]"), les relacions de subtipus que cal que compleixin els atributs d'unicitat de les variables.
v:Tipus // tipus amb variable d'atribut d'unicitat (pot avaluar a: únic / no-únic) 
// per a ser especificat en les clàusules de restriccions
v <= w i w == únic implica v == únic
v <= w i v == no-únic implica w == no-únic
append :: v:[u:a] w:[u:a] -> x:[u:a], [v<=u, w<=u, x<=u, w<=x]
// si els elem. a són únics, v, w i x també ho han de ser
// w <= x expressa que la unicitat del resultat depèn només de la del segon paràmetre.
atribut d'unicitat anònim
Per fer els tipus més llegibles podem obviar les variables d'atribut d'unicitat que no intervenen en les restriccions amb un punt indicant variable irrellevant, anomenada anònima
.Tipus // tipus amb variable d'atribut d'unicitat anònima
// obviable perquè no intervé en les clàusules de restriccions
Clean permet obviar les variables i restriccions derivables de les propietats de propagació. L'anterior declaració d'append es pot escriure:
append :: [u:a] w:[u:a] -> x:[u:a], [w<=x]
per fer-ho més llegible:
append :: [.a] w:[.a] -> x:[.a], [w<=x]

Altres atributs dels tipusModifica

segons prefix amb els símbols '#', '!', sense i '|'

#Tipus // tipus unboxed (amb allotjament directe del valor) 
// altrament contindria un punter al descriptor del valor
!Tipus // tipus amb avaluació estricta (primerenca)
Tipus // sense les marques '!#': avaluació tardana (ang:lazy)
|Tipus // overloaded: admet valors amb qualsevol atribut unboxed, estrictes o tardans (ang.:lazy)

Tipus compostosModifica

:: ConstructorA Tipus_A Tipus_B .. // tipus producte
:: ConstructorA Tipus_A Tipus_B .. | ConstructorB TipusC TipusD .. | .. // unió etiquetada (tipus suma)
:: (Tipus_A, Tipus_B) // Tupla[8]
:: { numerador :: Int, denominador :: Int } // Registre
:: [Tipus] // Llista[9]
:: {Tipus} // Vector (ang:Array)[10]
:: [! Tipus ] // Llista amb avaluació estricta al cap
:: [ Tipus !] // Llista amb avaluació estricta de la cua
:: [! Tipus !] // Llista amb avaluació estricta al cap i a la cua

lligams de tipusModifica

:: Complex // tipus abstracte
// sinònim o àlies de tipus // :: nom :== expressió_de_tipus
:: Complex :== (!Real, !Real) 
:: String :== {#Char} // vector de caràcters unboxed (amb allotjament directe)
// definició de tipus (=) (amb variables de tipus, cas de minúscules)
:: Llista a = Nil | Cons a (Llista a) // (recursiva en aquest cas)

EnumeracionsModifica

:: TDia = Dl | Dm | Dc | Dj | Dv | Ds | Dg

ExpressionsModifica

Macros (:==)Modifica

Substitució de codi

Negre :== 1
Blanc :== 0

(=:) a nivell globalModifica

Expressions constants (grafs en termes de Clean) a nivell global per a ser avaluades un sol cop.

quad :: Int
quad =: expressio * 4

(=>) a tots els nivells i (=) a nivell globalModifica

indica funció constant o en termes de Clean "regla de reescriure grafs" (ang.: rewrite rule)

FuncionsModifica

En termes de Clean les funcions són estratègies de reducció dels grafs.

// la fletxa -> separa els paràmetres del resultat
suma :: Int Int -> Int
suma x y = x + y

polimòrfiques

// després de '|' hi ha els requeriments de context per a les variables de tipus 
suma_i_decrement :: a a -> a | +,- a // | requeriment que, en el context d'ús, 
// existeixi una instància visible de (+) i (-) per al tipus a
suma_i_decrement x y = x + y - 1

Funcions d'ordre superiorModifica

aplica2cops :: (t -> t) t -> t
aplica2cops f x = f (f x )

GuardesModifica

sign x | x < 0 = -1
| x == 0 = 0
| otherwise = 1

definicions localsModifica

estil declaratiu (ús abans de la definició, clàusula where)

arrels a b c = [ (~b + s)/d
, (~b - s)/d
]
where
s = sqrt (b*b - 4.0*a*c)
d = 2.0*a

estil imperatiu (definició abans de l'ús) amb àmbits successius (clàusula let ... in)

arrels a b c = let
s = sqrt (b*b - 4.0*a*c)
d = 2.0*a
in [ (~b + s)/d
, (~b - s)/d
]

clàusules let-beforeModifica

S'executen abans de l'encaix de patrons en les definicions de funcions. No permeten definir funcions internes.

Vegeu #Programa Hola Món més amunt.

# selector = expressió // amb #, "let-before" d'execució tardana (ang:lazy)
#! selector = expressió // amb #!, "let-before" estricte (exec. primerenca)

patronsModifica

suma_llista :: [Int] -> Int
suma_llista [] = 0
suma_llista [cap : cua] = cap + suma_llista cua

alternativesModifica

case expressió of
patró | guarda = expressió
patró | guarda = expressió
if expressió expressió-then expressió-else

funcions anònimesModifica

ambdues formes valen

\ arg1 arg2 argN -> expressió
\ arg1 arg2 argN = expressió

Def. d'operadorsModifica

(!!) infixr 2 :: Bool Bool -> Bool
(!!) True False = False
(!!) True True = True
(!!) False _ = False

ExcepcionsModifica

El manual no en parla.

Llista per comprensióModifica

expr1 = [(x,y) \\ x <- (0..2), y <- (0..2) | x >= y]
// torna [(0,0), (1,0), (1,1), (2,0), (2,1), (2,2)]
expr2 = [(x,y) \\ x <- (0..3) & y <- (0..2)]
// torna [(0,0), (1,1), (2,2)]

Classes de tipusModifica

class Arith a
where
(+) infixl 6 :: a a -> a
(-) infixl 6 :: a a -> a
// versions d'operadors sobrecarregats (+) (-) en termes d'operadors específics del tipus
instance Arith Int
where
(+) :: Int Int -> Int
(+) x y = x +^ y
(-) :: Int Int -> Int
(-) x y = x -^ y
instance Arith Real
where
(+) x y = x +. y
(-) x y = x -. y

amb operacions derivadesModifica

class Eq a
where
(==) infix 2 :: a a -> Bool
// desigual
(<>) infix 2 :: a a -> Bool | Eq a // `|` introdueix el requeriment de context 
(<>) x y :== not (x == y) // :== (definició com a macro)

exportant tipusModifica

al fitxer d'interfície (.dcl) amb la clàusula definition module

definition module example
class Eq a 
where
(==) infix 2 :: a a -> Bool
// special genera versions especialitzades d'operacions sobrecarregades per millorar-ne el rendiment
instance Eq [a] | Eq a // `|` introdueix requeriments de context, cal una instància visible de Eq 
// per al tipus que prengui `a` en el context d'ús de les operacions de (Eq [a]).
special a = Int // genera codi especialitzat (no genèric) per als tipus que s'esmenten
a = Real 
instance Eq a

MòdulsModifica

d'implementacióModifica

amb extensió ".icl"

[implementation] module nom_del_mòdul where
...
import StdEnv, ...
...

d'interfícieModifica

amb extensió ".dcl"

Cal copiar-hi les declaracions de tipus de la implementació que vulguem exportar

definition module nom_del_mòdul where
especificacions exportades

BibliotequesModifica

Biblioteca estàndard i altres[11]

EinesModifica

extensions dels fitxersModifica

.icl
mòdul d'implementació
.dcl
mòdul d'interfície (de definició d'especificacions exportades)
.abc
codi intermedi (bytecode)

Vegeu tambéModifica

ReferènciesModifica

Enllaços externsModifica