Clean

Clean

Tipus	llenguatge de programació purament funcional, llenguatge de programació i llenguatge de programació no estricte
Data de creació	1987
Paradigma de programació	purely functional programming (en) i programació funcional
Darrera versió estable	3.1 ()
Llicència	GNU LGPL
Etiqueta d'Stack Exchange	Etiqueta
Pàgina web	clean.cs.ru.nl

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 de Nimega, Països Baixos.

Descripció

Clean és un dels llenguatges de programació funcional que més optimitza la velocitat i l'espai. 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 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 Món

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 Linux

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 Windows

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

Característiques

Sintaxi

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

Comentaris

// comentari fins a fi de línia

/* 
comentari multi-línia
/* 
comentari niuat
*/
*/

Tipus

Tipus bàsics

Bool
ops: not == && ||

Int
ops: == < 

Real

Char

Atributs: Unicitat en el tipus

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 tipus

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 compostos

:: ConstructorA Tipus_A Tipus_B .. // tipus producte

:: ConstructorA Tipus_A Tipus_B .. | ConstructorB TipusC TipusD .. | .. // unió etiquetada (tipus suma)

:: (Tipus_A, Tipus_B) // Tupla

:: { numerador :: Int, denominador :: Int } // Registre

:: [Tipus] // Llista

:: {Tipus} // Vector (ang:Array)

:: [! 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 tipus

:: 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)

Enumeracions

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

Expressions

Macros (:==)

Substitució de codi

Negre :== 1
Blanc :== 0

(=:) a nivell global

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 global

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

Funcions

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 superior

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

Guardes

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

definicions locals

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-before

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)

patrons

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

alternatives

case expressió of
patró | guarda = expressió
patró | guarda = expressió

if expressió expressió-then expressió-else

funcions anònimes

ambdues formes valen

\ arg1 arg2 argN -> expressió

\ arg1 arg2 argN = expressió

Def. d'operadors

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

Excepcions

El manual no en parla.

Llista per comprensió

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 tipus

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 derivades

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 tipus

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

Mòduls

d'implementació

amb extensió ".icl"

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

d'interfície

amb extensió ".dcl"

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

definition module nom_del_mòdul where

especificacions exportades

Biblioteques

Biblioteca estàndard i altres

Eines

• Entorn de desenvolupament IDE

extensions dels fitxers

.icl

mòdul d'implementació

.dcl

mòdul d'interfície (de definició d'especificacions exportades)

.abc

codi intermedi (bytecode)

Vegeu també

• Haskell

Enllaços externs

• Pàgina inicial del llenguatge Clean (anglès)
• Preguntes freqüents - Wiki del llenguatge (anglès)
• El "llibre de Clean" Arxivat 2009-10-07 a Wayback Machine. (anglès) Guia del llenguatge
• Manual de ref. "Language report" Arxivat 2009-01-30 a Wayback Machine.
• Clean a Linux Arxivat 2009-02-03 a Wayback Machine. (anglès)

Viccionari