ZuriHac: कार्यात्मक प्रोग्रामिंग का अभ्यास करना

इस साल जून में, ज़ुपरहैक नामक एक घटना दसवीं बार छोटे स्विस शहर रैपरविल में आयोजित की गई थी। इस बार पांच सौ से अधिक हास्केल प्रेमी शुरुआती से भाषा के संस्थापक पिता तक एकत्र हुए। हालाँकि आयोजक इस घटना को हैकथॉन कहते हैं, लेकिन यह अभी भी एक सम्मेलन या शास्त्रीय अर्थ में हैकथॉन नहीं है। इसका प्रारूप पारंपरिक प्रोग्रामिंग से अलग है। हमने ZuriHac के बारे में एक भाग्यशाली संयोग से सीखा, इसमें भाग लिया और अब हम इसे असामान्य खोज के बारे में बताना अपना कर्तव्य समझते हैं!

हमारे बारे में

यह लेख एप्लाइड गणित और कंप्यूटर विज्ञान के दो छात्रों द्वारा हायर स्कूल ऑफ इकोनॉमिक्स - सेंट पीटर्सबर्ग: वासिली अल्फेरोव और एलिसेवेटा वासिलेंको द्वारा तैयार किया गया था। हम दोनों के लिए कार्यात्मक प्रोग्रामिंग के लिए जुनून विश्वविद्यालय के दूसरे वर्ष में डीएन मोस्कविन द्वारा व्याख्यान की एक श्रृंखला के साथ शुरू हुआ। वर्तमान में, वसीली Google समर ऑफ कोड कार्यक्रम में भाग लेते हैं, जिसके ढांचे में वह अल्गा परियोजना टीम के मार्गदर्शन में हास्केल भाषा में बीजगणितीय रेखांकन के कार्यान्वयन में लगे हुए हैं। एलिजाबेथ प्रकार के सिद्धांत में बाद के उपयोग के साथ विरोधी एकीकरण एल्गोरिथ्म के कार्यान्वयन के लिए समर्पित पाठ्यक्रम काम में कार्यात्मक प्रोग्रामिंग के अधिग्रहीत कौशल को लागू किया।

घटना प्रारूप

लक्षित दर्शक ओपन सोर्स प्रोजेक्ट्स के मालिक हैं, प्रोग्रामर जो अपने विकास में भाग लेना चाहते हैं, कार्यात्मक प्रोग्रामिंग के शोधकर्ताओं और बस ऐसे लोग जो हास्केल के बारे में भावुक हैं। इस साल, HSR Hochschule für Technik Rapperswil University स्थल ने दुनिया भर से पचास से अधिक ओपन-सोर्स हास्केल परियोजनाओं के डेवलपर्स को अपने उत्पादों के बारे में बात करने और उनके विकास में नए लोगों की रुचि के लिए एक साथ लाया।



ट्विटर ZuriHac से फोटो

योजना बहुत सरल है: आपको अपनी परियोजना के बारे में पहले से कुछ प्रस्ताव लिखने और उन्हें आयोजकों को भेजने की आवश्यकता है, जो आपके प्रोजेक्ट के बारे में घटना पृष्ठ पर जानकारी पोस्ट करेंगे। इसके अलावा, पहले दिन, परियोजनाओं के लेखकों के पास मंच से बहुत संक्षेप में बताने के लिए तीस सेकंड हैं कि वे क्या कर रहे हैं और क्या करने की आवश्यकता है। फिर, इच्छुक लोग लेखकों की खोज करते हैं और कार्यों के बारे में विस्तार से पूछते हैं।

हमारे पास अभी तक अपनी खुद की खुली परियोजनाएं नहीं हैं, लेकिन हम वास्तव में मौजूदा लोगों के लिए योगदान करना चाहते हैं, इसलिए हमने नियमित प्रतिभागियों के रूप में पंजीकृत किया। तीन दिनों तक हमने दो विकास टीमों के साथ काम किया। यह पता चला है कि कोड और लाइव संचार का संयुक्त अध्ययन परियोजना के लेखकों और योगदानकर्ताओं की बातचीत को बहुत उत्पादक बनाता है - ज़्यूरिख में हम हमारे लिए नए क्षेत्रों का पता लगाने में सक्षम थे और प्रत्येक परियोजनाओं में कार्य को बंद करके दो पूरी तरह से अलग टीमों की मदद करने में सक्षम थे।

मूल्यवान अभ्यास के अलावा, ज़्यूरिच में कई व्याख्यान और मास्टर कक्षाएं भी दी गईं। हमें विशेष रूप से दो व्याख्यान याद हैं। इनमें से सबसे पहले, न्यूकैसल विश्वविद्यालय के आंद्रेई मोखोव ने चयनात्मक आवेदक फंक्शनलर्स के बारे में बात की - एक प्रकार का वर्ग जो आवेदक फंक्शनलर्स और मोनाड्स के बीच मध्यवर्ती बनना चाहिए। एक अन्य व्याख्यान में, हास्केल के संस्थापकों में से एक, साइमन पेयटन जोन्स ने इस बारे में बात की कि जीएचसी बॉयलर में किस प्रकार का आविष्कार काम करता है।



साइमन पेटन जोन्स द्वारा व्याख्यान। ट्विटर ZuriHac से फोटो

हैकाथॉन के दौरान आयोजित मास्टर कक्षाओं को प्रतिभागियों के प्रशिक्षण के स्तर के आधार पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया गया था। उन प्रतिभागियों को पेशकश की गई जो परियोजनाओं के विकास में शामिल हो गए थे, जिनमें कठिनाई स्तरों के साथ नोट्स भी थे। कार्यात्मक प्रोग्रामर का छोटा लेकिन मैत्रीपूर्ण समुदाय अपने नवागंतुकों का स्वागत करने के लिए खुश है। आंद्रेई मोखोव और साइमन पेयटन जोन्स के व्याख्यान को समझने के लिए, हालांकि, विश्वविद्यालय में उत्तीर्ण कार्यात्मक प्रोग्रामिंग का कोर्स हमारे लिए बहुत उपयोगी था।

दोनों सामान्य प्रतिभागियों और परियोजना लेखकों के लिए, इस कार्यक्रम के लिए पंजीकरण नि: शुल्क है। हमने जून की शुरुआत में भागीदारी के लिए आवेदन किया था, जिसके बाद हमें प्रतीक्षा सूची से जल्दी से पुष्टि की गई प्रतिभागियों की सूची में स्थानांतरित कर दिया गया।

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

Pandoc

पंडोक पाठ दस्तावेजों का एक सार्वभौमिक कनवर्टर है, वास्तव में - किसी भी प्रारूप से किसी भी रूप में। उदाहरण के लिए, docx से pdf, या Markdown से MediaWiki तक। इसके लेखक, जॉन मैकफर्लेन, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में दर्शनशास्त्र के प्रोफेसर हैं। सामान्य तौर पर, पंडोक काफी प्रसिद्ध है, और हमारे कुछ दोस्त हैरान थे जब उन्हें पता चला कि पांडोक हास्केल में लिखा गया था।



पंडोक द्वारा समर्थित दस्तावेज़ प्रारूपों की सूची। साइट में एक पूरा ग्राफ भी है, लेकिन यह चित्र लेख में फिट नहीं है।

बेशक, पंडोक प्रत्येक जोड़ी के प्रारूपों के लिए प्रत्यक्ष रूपांतरण लागू नहीं करता है। परिवर्तनों के इस तरह के एक व्यापक सेट का समर्थन करने के लिए, एक मानक वास्तु समाधान का उपयोग किया जाता है: सबसे पहले, पूरे दस्तावेज़ को एक विशेष आंतरिक मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व में अनुवाद किया जाता है, और फिर इस आंतरिक प्रतिनिधित्व से एक अलग प्रारूप में एक दस्तावेज़ उत्पन्न होता है। डेवलपर्स आंतरिक प्रतिनिधित्व को "एएसटी" कहते हैं, जो सार सिंटैक्स ट्री, या सार सिंटैक्स ट्री के लिए खड़ा है। आप मध्यवर्ती प्रतिनिधित्व को बहुत सरलता से देख सकते हैं: इसके लिए आपको केवल आउटपुट स्वरूप के रूप में "मूल" सेट करने की आवश्यकता है

$ cat example.html <h1>Hello, World!</h1> $ pandoc -f html -t native example.html [Header 1 ("hello-world",[],[]) [Str "Hello,",Space,Str "World!"]] 

पाठक जो कम से कम हास्केल के साथ काम कर चुके हैं, वे पहले से ही मान सकते हैं कि पंडोक विशेष रूप से हास्केल में लिखा गया है: इस कमांड का आउटपुट एक स्ट्रिंग के रूप में पंडोक आंतरिक संरचना का प्रतिनिधित्व है, इसी तरह की समानता में बनाया गया है कि यह आमतौर पर हासेल में कैसे किया जाता है। उदाहरण के लिए, मानक पुस्तकालय में।

तो, यहां आप देख सकते हैं कि आंतरिक प्रतिनिधित्व एक पुनरावर्ती संरचना है, प्रत्येक आंतरिक नोड में जिसमें एक सूची है। उदाहरण के लिए, बहुत ही शीर्ष स्तर पर एक तत्व की एक सूची है - "हैलो-वर्ल्ड", [], [] विशेषताओं के साथ पहला स्तर हेडर। इस हेडर के अंदर स्ट्रिंग की एक सूची है "हैलो,", एक स्पेस और स्ट्रिंग "वर्ल्ड!"।

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 प्रारूपण के बारे में कुछ जानकारी देता है, और पत्तियों में दस्तावेज़ की वास्तविक सामग्री होती है।

यदि आप किसी विशिष्ट कार्यान्वयन के स्तर तक जाते हैं, तो पूरे दस्तावेज़ का डेटा प्रकार इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

 data Pandoc = Pandoc Meta [Block] 

यहां, ब्लॉक ठीक ऊपर उल्लिखित आंतरिक चोटियों है, और मेटा दस्तावेज़ के बारे में मेटा-जानकारी है, जैसे शीर्षक, निर्माण तिथि, लेखक - यह अलग-अलग प्रारूपों के लिए अलग है, और पंडोक प्रारूप से प्रारूप में स्थानांतरित होने पर ऐसी जानकारी को बचाने की कोशिश करता है।

ब्लॉक प्रकार के लगभग सभी निर्माणकर्ता - उदाहरण के लिए, हेडर या पैरा (पैराग्राफ) - विशेषताओं और एक निचले स्तर के कोने की सूची - एक नियम के रूप में, तर्क के रूप में। उदाहरण के लिए, Space या Str इनलाइन प्रकार के डिज़ाइनर हैं, और HTML टैग को भी इसके विशेष इनलाइन में परिवर्तित किया जाता है। हमें इन प्रकारों की पूरी परिभाषा देने का कोई कारण नहीं दिखता है, हालांकि, हम ध्यान दें कि इसे यहाँ देखा जा सकता है ।

दिलचस्प है, पंडोक प्रकार एक मोनॉइड है। इसका मतलब है कि किसी प्रकार का खाली दस्तावेज़ है, और उस दस्तावेज़ को आपस में ढेर किया जा सकता है। रीडर्स लिखते समय यह उपयोग करने के लिए सुविधाजनक है - आप एक दस्तावेज़ को मनमाने ढंग से तर्क के साथ भागों में तोड़ सकते हैं, प्रत्येक व्यक्ति को पार्स कर सकते हैं, और फिर एक दस्तावेज़ में सब कुछ एक साथ रख सकते हैं। इस मामले में, दस्तावेज़ के सभी भागों से एक साथ मेटा-जानकारी एकत्र की जाएगी।

परिवर्तित करते समय, कहते हैं, LaTeX से HTML तक, पहले एक विशेष मॉड्यूल जिसे LaTeXReader कहा जाता है, 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 एक चौहद्दी संख्या लिखना आवश्यक नहीं है - प्रत्येक नए प्रारूप के लिए रीडर और लेखक को लिखना पर्याप्त है, और रूपांतरण के सभी संभावित जोड़े स्वचालित रूप से समर्थित होंगे।

यह स्पष्ट है कि इस वास्तुकला में इसकी कमियां भी हैं, सॉफ्टवेयर वास्तुकला के क्षेत्र में विशेषज्ञों द्वारा लंबे समय से भविष्यवाणी की गई है। सबसे महत्वपूर्ण सिंटैक्स ट्री में परिवर्तन करने की लागत है। यदि परिवर्तन पर्याप्त गंभीर है, तो आपको सभी पाठकों और लेखकों में कोड बदलना होगा। उदाहरण के लिए, पंडोक डेवलपर्स के सामने आने वाली चुनौतियों में से एक जटिल तालिका स्वरूपों का समर्थन करना है। अब पंडोक प्रत्येक सेल में एक हेडिंग, कॉलम और वैल्यू के साथ केवल सबसे सरल तालिकाओं में हो सकता है। बोलो HTML में colspan विशेषता को केवल अनदेखा किया जाएगा। इस व्यवहार का एक कारण सभी या कम से कम कई स्वरूपों में एकल तालिका प्रतिनिधित्व योजना की कमी है - तदनुसार, यह स्पष्ट नहीं है कि आंतरिक प्रतिनिधित्व में तालिकाओं को किस रूप में संग्रहीत किया जाना चाहिए। लेकिन एक विशिष्ट दृश्य चुनने के बाद भी, बिल्कुल सभी रीडर्स और राइटर्स को बदलना आवश्यक होगा जो तालिकाओं के साथ काम करने का समर्थन करते हैं।

हास्केल को न केवल कार्यात्मक प्रोग्रामिंग के लिए लेखकों के एक महान प्रेम से चुना गया था। हास्केल अपने शक्तिशाली शब्द प्रसंस्करण क्षमताओं के लिए जाना जाता है। एक उदाहरण पार्स लाइब्रेरी है - एक पुस्तकालय जो मनमाने ढंग से पार्सर्स लिखने के लिए सक्रिय प्रोग्रामिंग - मोनॉइड्स, मोनाड्स, एप्लिकेटिव और वैकल्पिक फंक्शनलर्स की अवधारणाओं का उपयोग करता है। पारसेक की पूरी शक्ति हास्केलविक उदाहरण में देखी जा सकती है, जो एक साधारण अनिवार्य प्रोग्रामिंग भाषा के पूर्ण पार्सर को पार्स करती है। बेशक, पारसेक का उपयोग पंडोक में भी सक्रिय रूप से किया जाता है।

संक्षेप में, अनुक्रमिक पार्सिंग के लिए साधुओं का उपयोग किया जाता है जब एक पहले आता है और फिर दूसरा। उदाहरण के लिए, इस उदाहरण में:

 whileParser :: Parser Stmt whileParser = whiteSpace >> statement 

पहले आपको एक स्थान पर विचार करने की आवश्यकता है, और फिर कथन - जिसमें पार्सर Stmt प्रकार भी है।

यदि पार्स विफल हो गया, तो वैकल्पिक रोलर्स का उपयोग वापस रोल करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए

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

इसका मतलब है कि आपको या तो कोष्ठक में कथन को पढ़ने की कोशिश करनी है, या क्रमिक रूप से कई कथनों को पढ़ने का प्रयास करना है।

एप्लाइड फंक्शनलर्स को मुख्य रूप से मोनाड्स के शॉर्टकट के रूप में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, tok फ़ंक्शन को कुछ प्रकार के टोकन को पढ़ने दें (यह LaTeXReader से वास्तविक फ़ंक्शन है)। आइए ऐसे संयोजन को देखें

 const <$> tok <*> tok 

वह एक पंक्ति में दो टोकन पढ़ेगी और उनमें से पहली को वापस करेगी।

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

हमारे कार्य LaTeXReader से संबंधित थे। वासिली का कार्य लाटेक में पैकेज लिखते समय उपयोगी, \ mbox और \ hbox आदेशों का समर्थन करना था। एलिजाबेथ \ एपिग्राफ टीम के समर्थन के लिए जिम्मेदार था, जो लाटेक्स दस्तावेजों में एपिग्राफ के निष्पादन के लिए अनुमति देता है।

Hatrace

UNIX- जैसे ऑपरेटिंग सिस्टम पर, ptrace सिस्टम कॉल अक्सर कार्यान्वित किया जाता है। यह डिबगिंग और सिमुलेशन वातावरण में उपयोगी है, जिससे आप सिस्टम कॉल को ट्रैक कर सकते हैं जो प्रोग्राम बनाता है। उदाहरण के लिए, बहुत उपयोगी स्ट्रेस यूटिलिटी अपने अंदर ptrace का उपयोग करती है।

हैट्रेस एक पुस्तकालय है जो हास्केल में ptrace के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करता है। तथ्य यह है कि ptrace अपने आप में बहुत परिष्कृत है और इसे सीधे उपयोग करना काफी कठिन है, खासकर कार्यात्मक भाषाओं से।

स्टार्टअप पर नफरत स्ट्रेस की तरह चलती है और इसी तरह के तर्कों को स्वीकार करती है। स्ट्रेस से इसका अंतर यह है कि यह सिर्फ ptrace की तुलना में एक सरल इंटरफ़ेस प्रदान करने वाला एक पुस्तकालय भी है।

हाटसेल जीएचसी संकलक में हैट्रेस ने पहले से ही एक अप्रिय बग को पकड़ा है - जब गलत समय पर मार दिया जाता है, तो यह गलत ऑब्जेक्ट फ़ाइलों को उत्पन्न करता है और पुनरारंभ होने पर उन्हें पुन: कनेक्ट नहीं करता है। सिस्टम कॉल पर स्क्रिप्टिंग ने एक रन में त्रुटि की गारंटी देना संभव बनाया, जब यादृच्छिक हत्याओं ने लगभग दो घंटे में त्रुटि को पुन: पेश किया।

हमने लाइब्रेरी में सिस्टम कॉल इंटरफेस जोड़ा - एलिजाबेथ ने brk, और वासिली ने mmap जोड़ा। हमारे काम के परिणामों के अनुसार, हम लाइब्रेरी का उपयोग करते समय इन सिस्टम कॉल के तर्कों का अधिक आसानी से और सटीक उपयोग कर सकते हैं।