Перегляд вихідного коду сторінки Haskell

{{Infobox programming language |
name = Haskell |
logo = [[File:Haskell-logo2.svg|250пкс]] |
paradigm = [[Функційне програмування|функційна]], не строга, [[Модульне програмування|модульна]] |
year = [[1990]] |
typing = сильна, статична |
designer =  |
dialects = -- |
implementations = [[Glasgow Haskell Compiler|GHC]], [https://github.com/ghcjs/ghcjs GHCJS], [[Hugs]], [http://www.cs.york.ac.uk/fp/nhc98/ NHC], [http://repetae.net/john/computer/jhc/ JHC], [http://www.cs.york.ac.uk/~ndm/yhc/ Yhc] |
influenced_by = [[APL]], [[Lisp]], [[Miranda (мова програмування)|Miranda]], [[ML (мова програмування)|ML]], [[Gofer (мова програмування)|Gofer]], [[Scheme]] |
influenced = [[Clojure]], [[C#]], [[F#]], [[Java Generics]], [[LINQ]], [[Perl 6]], [[Python]], [[Scala]] |
website = https://www.haskell.org
}}
'''Haskell''' ({{lang-uk|Гаскель, Гаскелл}})&nbsp;— стандартизована, винятково [[Функційне програмування|функційна]] [[мова програмування]] з нестрогою [[Семантика мов програмування|семантикою]]. Названа на честь американського математика [[Гаскелл Каррі|Гаскелла Каррі]], роботи якого в галузі [[математична логіка|математичної логіки]] є базовими для функційного програмування. Гаскель базується на [[Лямбда-числення|лямбда численні]]. Найважливішими реалізаціями є [[компілятор]] ''[[Glasgow Haskell Compiler]]'' (GHC) та оснований на ньому компілятор GHCJS, що компілює Гаскель-код у скрипт мовою [[JavaScript]]. Історично важливим також є [[інтерпретатор]] ''Hugs'', але на сьогодні він не підтримується.

== Історія ==

На кінець 1980-их років вже існували деякі функційні мови програмування з власними перевагами та недоліками. Для того, аби наука отримала єдину основу для досліджень, слід було розробити стандартизовану сучасну функційну мову програмування. Тоді планувалось використати мову програмування [[Міранда (мова програмування)|Міранда]] як вихідний варіант, однак її розробники були в цьому не зацікавлені. Так в [[1990]] році і з'явилась мова програмування Haskell 1.0.

Поточна версія мови програмування є переробленим варіантом стандарта Haskell-98 [[1999]] року. Зараз Гаскель є функційною мовою програмування, яка широко використовується як для досліджень, так і для реалізації комерційних проектів. Крім того, існує велика кількість варіантів мови програмування: ''Parallel Haskell'', ''Distributed Haskell'' (раніше Gofin), ''Eager Haskell'', ''Eden'', ''DNA-Haskell'', а також [[об'єктно-орієнтоване програмування|об'єктно-орієнтовані]] варіанти (''Haskell++'', ''O'Haskell'', ''Mondrian''). Для інших Гаскель був прикладом при розробці мови програмування. Наприклад, у випадку мови програмування [[Python]] було запозиченно концепцію [[Лямбда-нотація|Лямбда-нотації]] та синтаксис роботи зі списками.

== Застосування ==
Незважаючи на порівняно невелику спільноту Гаскеля, він уже показав свої сильні сторони у декількох проектах. [[Pugs]]&nbsp;— реалізація довгоочікуваної мови програмування [[Raku]] з інтерпретатором та компілятором, які показали корисність Гаскеля лише через кілька місяців від написання; також, GHC часто використовується як випробувальний стенд для передових можливостей функційного програмування та оптимізацій. [[Darcs]]&nbsp;— [[система керування версіями]], яка має кілька інноваційних особливостей. [[Linspire]] GNU/Linux використовує Гаскель для розробки системних утиліт.<ref>{{cite web|url=http://urchin.earth.li/pipermail/debian-haskell/2006-May/000169.html|title=Linspire/Freespire Core OS Team and Haskell|work=Debian Haskell mailing list|year=2006|month=May|archiveurl=https://www.webcitation.org/6HdRy7mfs?url=https://urchin.earth.li/pipermail/debian-haskell/2006-May/000169.html|archivedate=2013-06-25|accessdate=2007-11-18|deadurl=no}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20171227234048/http://urchin.earth.li/pipermail/debian-haskell/2006-May/000169.html |date=2017-12-27 }}</ref> [[xmonad]]&nbsp;— [[менеджер вікон]] для [[X Window System]], цілком написаний на Гаскелі.

== Особливості ==

=== Робота програм ===

* Гаскель є чистою [[Функційне програмування|функційною мовою програмування]]. Функції не мають жодних [[Побічний ефект (програмування)|побічних ефектів]]. Це означає, що для одних і тих самих значень вхідних параметрів завжди повертатимуться однакові результати обчислень.

* Функційні мови програмування відрізняються від імперативних мов програмування тим, що програміст не повинен визначати порядок обчислення функцій. Розробнику слід лише описати залежність між даними, а транслятор вже самотужки визначає порядок обчислень на імперативному обчислювальному пристрої.

* Відсутні будь-які [[Імперативне програмування|імперативні конструкції]] мови програмування. Завдяки [[Монади (програмування)|монадам]] можливо виконувати операції вводу-виводу, інші обчислення, які вимагають збереження стану, в чисто функційному вигляді.

* Відсутні оператори зміни значення змінних. Через це відсутня різниця між константами та змінними. Як наслідок, відпадає необхідність у декларації <tt>const</tt> або <tt>final</tt>, які є, наприклад, в мовах програмування [[Сі (мова програмування)|Сі]] та [[Java]] відповідно.

* Відсутня різниця між [[рівність за вказівником|ідентичністю]] та [[рівність за значенням|рівністю]] об'єктів.

* Усунення проблем від наявності побічних ефектів значною мірою полегшує спостереження за послідовністю роботи програми.

* Гаскель є лінивою мовою програмування. Обчислюються лише вирази, значення яких необхідне для обчислення результатів.
<syntaxhighlight lang="haskell">
first x y = x
square x = x * x
</syntaxhighlight>

: Функція <tt>first</tt> при виклику з двома параметрами повертає значення першого. При виклику <tt>first x (3+7)</tt> обчислення значення суми <tt>(3+7)</tt> не потрібне для обчислення результата, і тому може не виконуватись.
: Функція <tt>square</tt> повертає значення квадрата переданого параметра. При обчисленні <tt>square (3+5)</tt> функція має обчислити <tt>(3+5)*(3+5)</tt>, однак подвійне обчислення <tt>(3+5)</tt> не є оптимальним, і має уникатись.

: Реалізація лінивих обчислень полегшується відсутністю побічних ефектів та строгим дотриманням [[парадигма програмування|парадигми]] [[Функційне програмування|функційного програмування]].

=== Система типів ===

* Гаскель є сильно типізованою мовою програмування. Розрізняються цілі, числа з рухомою комою, рядкові, та інші типи даних.

* Підтримуються змінні типів. Завдяки цьому, можна робити узагальнені формулювання функцій. У випадку, коли така загальна функція застосовується до змінних з конкретним типом, автоматично визначаються і типи результатів решти обчислень.
: Функція <tt>map</tt> виконує надану функцію для кожного елемента зі списку. Її тип має вигляд:

<syntaxhighlight lang="haskell">
map :: (a -> b) -> [a] -> [b]
</syntaxhighlight>

: У випадку, якщо <tt>map</tt> буде викликано із функцією <tt>toUpper</tt>, яка має тип <tt>Char -> Char</tt>, вона матиме тип:

<syntaxhighlight lang="haskell">
map toUpper :: [Char] -> [Char]
</syntaxhighlight>

* Із самого початку Гаскель є мовою програмування зі [[статична типізація|статичною типізацією]], хоча, існують варіанти з [[динамічна типізація|динамічною типізацією]]. Це значить, що для більшості обчислень, типи аргументів відомі вже на етапі трансляції. Це допомагає уникнути очевидних помилок ще до початку обчислень.

* Гаскель підтримує [[функції вищого порядку]] (''функціонали''). Тобто, функції, які можуть приймати як аргументи й повертати як результати функції. Одним із прикладів, є функція <tt>map</tt>, яка обчислює надану функцію <tt>f</tt> для кожного елемента одного типу (тут списка).

<syntaxhighlight lang="haskell">
map :: (a -> b) -> [a] -> [b]
map f [] = []
map f x:xs = f x : map f xs

map square [1,2,3] = [square 1, square 2, square 3] = [1,4,9]
</syntaxhighlight>

* Підтримується визначення типів даних користувачами. Ці [[тип даних|типи даних]] визначаються використанням конструкторів типів даних.
<syntaxhighlight lang="haskell">
data Tree Int = Leaf Int | Branch Int (Tree Int) (Tree Int)
</syntaxhighlight>

: В прикладі наведено структуру даних [[дерево (структура даних)|дерев]] з наповенене [[цілі числа|цілими числами]]. Таким чином, дерево (<tt>Tree Int</tt>) складається або із листа (<tt>Leaf Int</tt>), або відгалуження (<tt>Branch Int t1 t2</tt>), де <tt>t1</tt> та <tt>t2</tt> містять піддерева, що мають структуру даних <tt>Tree Int</tt>. Для визначення цієї структури даних, треба, також, визначити конструктор <tt>Leaf</tt> з одним параметром, та конструктор <tt>Branch</tt> з трьома параметрами.

* Функції дозволяють каррінг. В той час, як в інших мовах програмування, як аргументи функції передаються [[кортеж]]і, тобто, типи функцій мають вигляд <tt>(a,b) -> c</tt>, в Гаскель прийнято використовувати Каррі-подібну форму <tt>a -> b -> c</tt>. Завдяки цьому, стає можливим часткове обчислення значення функцій. Вираз <tt>map toUpper</tt> є прикладом часткового обчислення <tt>map</tt>, оскільки, він визначає функцію, а саме, функцію, що переводить всі літери у верхній регістр.

* Гаскель підтримує класи типів. Завдяки класифікації типів, можна визначити спільні операції для типів одного класу. В сигнатурах функцій можуть бути присутні як аргументи конкретного типу, приміром, <tt>Char</tt> та безтиповими змінними, визначатись аргументи з явно заданими обмеженнями типів.
: Всі застосування методу з класами типів мають однакове ім'я. Це, в деякому сенсі, відповідає [[перегрузка|перегрузці]] функцій. Ім'я певної функції залежить від типів аргументів. Наприклад, метод <tt>==</tt> класу <tt>Eq</tt> порівнює як пару цифр, так і пару рядків. Однак, робота цього методу залежить від типів аргументів.

=== Синтаксис ===
Розрізняється регістр літер. [[Ідентифікатор]]и, що починаються з великих літер, означають типи та [[конструктор (програмування)|конструктори]]. Ідентифікатори, що починаються з малої літери, означають [[змінна|змінні]], [[Функція (програмування)|функції]], та [[Параметр (програмування)|параметри]].

* Гаскель пропонує ряд [[синтаксичний цукор|синтаксичних особливостей]]. Вони мають допомагати висловлювати все відповідно до функційної [[парадигма програмування|парадигми]].

Замість
<syntaxhighlight lang="haskell">
readFile "input.txt" >>= writeFile "output.txt"
</syntaxhighlight>
або
<syntaxhighlight lang="haskell">
readFile "input.txt" >>= (\content -> writeFile "output.txt" content)
</syntaxhighlight>
можна також написати
<syntaxhighlight lang="haskell">
do content <- readFile "input.txt"
   writeFile "output.txt" content
</syntaxhighlight>

* Як символьні (такі як +, -, *, /, >, <), так і алфавітно-цифрові ідентифікатори (літери, цифри, апостроф) можуть використовуватись і як назви функцій, і як [[Інфіксна нотація|інфіксні]] та [[Польський інверсний запис|постфіксні]] [[оператор (програмування)|оператори]]. Наприклад, можна писати:
<syntaxhighlight lang="haskell">
a + b      ==  (+) a b
a `div` b  ==  div a b
</syntaxhighlight>

=== Програмування ===

* Гаскель підтримує [[пошук по шаблонах]]. Тобто, як формальні параметри можна передавати шаблони. При цьому, описані шаблони стають аргументами функції.
<syntaxhighlight lang="haskell">
fac :: Integer -> Integer
fac 0 = 1
fac n = n * fac (n-1)
</syntaxhighlight>

: Функція <tt>fac</tt> обчислює [[факторіал]] числа. При виклику функції з параметром, що дорівнює 0, буде повернута 1. Для всіх інших випадків, обчислення факторіала відбувається шляхом [[рекурсія|рекурсивного виклику]] <tt>n*fac(n-1)</tt>. В цьому прикладі, <tt>0</tt> та <tt>1</tt> є шаблонами, від збігу з якими залежить результат обчислень.

=== Модулі ===

Гаскель, також, має систему [[модуль (програмування)|модулів]]. Існує велика кількість модулів, в яких реалізовано багато корисних функцій. Один із найповніших переліків існуючих модулів міститься в [http://www.zvon.org/other/haskell/Outputglobal/index.html Haskell Reference] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20061116192317/http://www.zvon.org/other/haskell/Outputglobal/index.html |date=16 листопада 2006 }}{{ref-en|}}.

Для того, аби використати модуль, необхідно його [[імпорт (програмування)|імпортувати]]. Це робиться з використанням ключового слова <tt>import</tt>:
<syntaxhighlight lang="haskell">
import List
import Maybe
</syntaxhighlight>

Різні модулі можуть містити функції та типи з однаковими назвами. Ці ідентифікатори можна розрізняти шляхом:
* імпортування лише одного ідентифікатора,
<syntaxhighlight lang="haskell">
import Data.List(delete)
x = delete 'a' "abc 
</syntaxhighlight>
* використанням повної (разом із модулем) назви ідентифікатора:
<syntaxhighlight lang="haskell">
import qualified Data.List
x = Data.List.delete 'a' "abc 
</syntaxhighlight>
або
<syntaxhighlight lang="haskell">
import qualified Data.List as List
x = List.delete 'a' "abc"
</syntaxhighlight>

Можливим, але не бажаним є приховування ідентифікаторів деклараціями <tt>hiding</tt>.

== Приклади ==

=== Факторіал ===

Елегантне визначення функції [[факторіал]]у, яке використовує нотацію Гаскеля для списків:

<syntaxhighlight lang="haskell">
fac :: Integer -> Integer
fac n = product [1..n]
</syntaxhighlight>

=== Числа Фібоначчі ===

Наївна реалізація функції обчислення n числа з [[Послідовність Фібоначчі|Послідовності Фібоначчі]]:
<syntaxhighlight lang="haskell">
fib :: Integer -> Integer
fib 0 = 0
fib 1 = 1
fib n = fib (n - 2) + fib (n - 1)
</syntaxhighlight>

Швидша реалізація обчислення послідовності:
<syntaxhighlight lang="haskell">
fibs :: [Integer]
fibs = 0 : 1 : (zipWith (+) fibs (tail fibs))
</syntaxhighlight>

<!-- ===Діференційні рівняння===-->

=== Швидке сортування ===

[[Алгоритм]] [[Швидке сортування|швидкого сортування]] записується мовою Гаскель так:
<syntaxhighlight lang="haskell">
qsort :: Ord a => [a] -> [a]
qsort []     = []
qsort (x:xs) = qsort [y | y <- xs, y < x] ++ [x] ++ qsort [y | y <- xs, y >= x]
</syntaxhighlight>

У першому рядку визначається сигнатура функції <tt>qsort</tt>. В другому рядку визначається, що результат застосування функції для порожнього списка є також порожній список. В третьому рядку відбувається рекурсивне сортування непорожніх списків: перший елемент <tt>x</tt> береться як середній елемент результуючого списка. Перед ним сортуються всі менші, а після нього&nbsp;— всі більші елементи списка. Для того, аби вибрати всі менші та більші елементи ніж <tt>x</tt> із хвоста списка <tt>xs</tt>, використано описання списків.

Як і очікується від алгоритму швидкого сортування, середній асимптотичний час роботи цього алгоритму дорівнює <math>O(n \cdot \log n)</math> а час роботи в найгіршому випдаку дорівнює <math>O(n^2)</math>. На відміну від звичайних реалізацій в імперативних мовах програмування, описана функція працює не перетираючи вхідний масив.

== Споріднені програми та інструменти ==
* [[Cabal]]&nbsp;— це інструмент для збору та пакування бібліотек та програм Гаскеля.<ref>{{cite web
|url = https://www.haskell.org/cabal}}</ref>
* [[Стек_(інструмент_пакування)|Stack]] — це інструмент для збірки програм та управління залежностями компонентів Гаскель. Він використовує бібліотеку Cabal з своєю версією репозиторія [[Hackage]], який називається [[Stackage]].
* Linspire Linux використовує Гаскель для програмування системних компонент.
* [[Pandoc]]&nbsp;— це програма для конвертування багатьох типів формату markup в інші.

== Див. також ==
* [[ML (мова програмування)|ML]]
* [[Pugs]] (імплементація [[Perl|Перл]] версії 6 на Гаскель)
* [[Система F]]
* [[Функційне програмування]]

== Виноски ==
{{reflist}}

== Література ==

* ''Why Functional Programming Matters'' by John Hughes, The Computer Journal, Vol. 32, No. 2, 1989, pp.&nbsp;98&nbsp;— 107. [https://web.archive.org/web/20050910025440/http://www.md.chalmers.se/~rjmh/Papers/whyfp.html] Переваги функційного програмування. Наводяться приклади модульності програм на основі функцій вищого порядку та лінивих обчислень.
* Simon Thompson: ''Haskell&nbsp;— The Craft of Functional Programming'', 1999, Addison-Wesley, ISBN 0-201-34275-8
* Paul Hudak: ''The Haskell School of Expression&nbsp;— Learning Functional Programming Through Multimedia.'', 2000, Cambridge University Press, ISBN 0-521-64338-4
* Міран Ліповача: [http://haskell.trygub.com ''Вивчить собі Гаскела на велике щастя!''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210302075127/https://haskell.trygub.com/ |date=2 березня 2021 }} (переклад українською http://learnyouahaskell.com {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210112141306/http://learnyouahaskell.com/ |date=12 січня 2021 }})

== Посилання ==
* http://www.haskell.org/ — Центральний портал мови програмування Гаскель.
* https://web.archive.org/web/20061011005609/http://www.haskell.org/learning.html — Корисна інформація для вивчення Гаскель.
* http://www.haskell.org/hugs/ {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060203013111/http://www.haskell.org/hugs/ |date=3 лютого 2006 }}&nbsp;— Hugs 98, безкоштовний інтерпретатор Гаскель.
* https://web.archive.org/web/20080915054919/http://haskell.readscheme.org/ — Наукова література про Гаскель.
* http://haskell.trygub.com {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210302075127/https://haskell.trygub.com/ |date=2 березня 2021 }}&nbsp;— сайт-книга «Вивчить собі Гаскела на велике щастя!»

{{mcat}}
{{Мови програмування}}

[[Категорія:Функційні мови програмування]]
[[Категорія:Декларативні мови програмування]]
[[Категорія:Освітні мови програмування]]
[[Категорія:Статично-типізовані мови програмування]]
[[Категорія:Академічні мови програмування]]
[[Категорія:Мови програмування зі співставленням з шаблоном]]