Programmation fonctionnelle

Programmation fonctionnelle
Programmation fonctionnelle et création d'un
langage orienté objet
Sébastien Boisvert
Http://boisvert.info
LinuQ
pavillon Palasis-Prince (Université Laval)
local 3313
Jeudi le 20 octobre 2011
30 minutes
entre 19h00 et 21h30
1
Plan
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●
Partie 1: programmation fonctionnelle en
Scheme
Partie 2: langage objet et jeu en Scheme
2
Partie 1: programmation
fonctionnelle en Scheme
3
Couleurs
●
Bleu: code
●
Rouge: nom de fichier
4
Scheme
●
Dialecte minimaliste de Lisp
●
Lisp:
Lots of Irritating Superfluous Parentheses :-)
voir http://www.acronymfinder.com/LISP.html
5
Expressions symboliques
●
En C:
fonction(argument1, argument2);
●
Avec une S expression:
(fonction argument1 argument2)
●
S expression: un opérateur et une liste d'arguments
●
Un argument peut être une S expression
6
Fonctions
●
Tout est une fonction
●
2+3 devient (+ 2 3)
●
Print(“Joe”) devient (print “joe”)
●
addition.scm
7
Tout est une fonction
●
La fonction lambda défini une fonction anonyme.
(define foo (lambda (x y) (+ x y)))
(foo 1 2)
((lambda (x y) (+ x y)) 1 2)
●
Voir anonyme.scm
8
Donner des noms aux fonctions
●
Pour définir une variable:
(define a 1)
●
Pour définir une fonction
(define b (lambda (x y) (+ x y)))
●
Voir fonction.scm
9
Le conditionnel
●
La fonction/opérateur if
●
3 arguments
(if expressionDeCondition
expressionSiVrai expressionSiFaux)
(if (> 3 1)
(print "3 est plus grand que 1")
(print "3 n'est pas plus grand que 1"))
10
Récursion
●
Exemple: factoriel
●
6! = 6*5*4*3*2*1
(define factoriel (lambda (n) (if (= n 1)
1 (* n (factoriel (- n 1))))))
(factoriel 5)
(factoriel 99)
●
Voir factoriel.scm
11
La paire
●
Une paire contient deux éléments
●
Créer une paire: (define a (cons 1 2))
●
Pour obtenir le premier élément: (car a)
●
Le deuxième: (cdr a)
●
Exemple: paires.scm
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Applications de la paire
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Listes
●
Arbres
●
Objets
●
Classes
●
S expressions
●
Code lisp/scheme
●
Données (équivalent à XML)
●
Tout
13
Fonctions list et apply
●
(list 1 2 3 4 5)
●
(apply + (list 1 2 3))
●
Voir liste.scm
14
Une liste est un paquet de paires
(define liste1 (list 1 2 3 4))
(car liste1)
(cdr liste1)
●
Voir append.scm
15
Fonctions d'ordre supérieur
●
●
Une fonction qui retourne une fonction ou qui prend une
fonction en argument
(define supérieur
(lambda (fonction argument1 argument2)
(fonction argument1 argument2)))
●
(supérieur + 1 2)
●
Voir supérieur.scm
16
map
●
(map carré (list 1 2 3 4))
●
Retourne (list 1 4 9 16)
●
Voir map.scm
17
Fermetures (closures)
●
Capturer une variable dans un environnement lexical
(define prédicat-est-égal (lambda (nombre)
(lambda (x) (= nombre x))))
(define alpha 3)
(define égal-à-alpha (prédicat-est-égal alpha))
(égal-à-alpha 3)
(égal-à-alpha 99)
●
Voir fermeture.scm
18
Les paires sont des fonctions aussi !
●
cons est une fonction
●
car est une fonction
●
cdr est une fonction
●
En fait, ce sont des fonctions d'ordre supérieur
car ils retournent ou prennent en entrée une
fonction
19
Définissons nous-même une paire
●
●
Nous allons implémenter cons, car et cdr
cons prend deux arguments et retourne une
fonction
●
car prend une fonction en argument
●
cdr prend une fonction en argument
20
Implémentation 1
●
cons prend argument1 et argument2
●
cons retourne une fonction
●
Cette fonction retournée prend 1 argument
●
Si c'est 'car, elle retourne argument1
●
Si c'est 'cdr, elle retourne argument2
●
car appelle son argument avec l'argument 'car
●
cdr appelle son argument avec l'argument 'cdr
●
Voir implementer-paires.scm
21
Implémentation 2 (plus compliqué)
●
●
●
●
●
cons prend les arguments x et y et retourne une fonction qui prend 1
argument m
Si on appelle cette fonction retournée, elle appelle l'argument m
avec les arguments x et y
car prend un argument z et appelle la fonction z avec un argument
qui est une fonction qui prend deux arguments p et q et qui retourne
p (le premier)
cdr prend un argument z et appelle la fonction z avec un argument
qui est une fonction qui prend deux arguments p et q et qui retourne
q (le deuxième)
Voir implementer-paires-cool.scm
22
Fonction eval
●
●
Dans tous les langages interprétés (ruby, python, perl, lua, lisp,
scheme, php, javascript)
Évalue du code
(define expression (list + 1 2 3))
(eval expression)
●
Peut s'implémenter avec la fonction apply
(apply (car expression) (cdr expression))
●
Voir eval.scm
<?php
$foo = "Hello, world!\n";
eval('echo "$foo";');
?>
23
Programmation fonctionnelle pure
●
Sans effet de bord
●
On peut créer des variables, mais on ne peut pas les modifier
●
On peut seulement définir une autre variable avec le même
nom qui va écraser l'ancienne
(define a 1)
(define a (+ a 1))
●
Le deuxième a cache le premier a
●
Voir pure.scm
24
Programmation fonctionnelle
impure
●
Objets mutables
●
Fonction set!
●
Le symbol ! indique un effet de bord
(define a 1)
(set! a (+ a 9))
●
Voir set.scm
25
Partie 2: langage objet et jeu en
Scheme
26
Crisis 2
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Faire de l'orienté objet en Scheme
●
Trucs désirés:
●
Héritage multiple
●
Attributs privés et publiques
●
Méthodes privées et publiques
●
Notation object.méthode(argument1)
●
Classes faciles à définir
●
Opérateur new pour instancier un objet
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Démonstration du jeu
●
●
Jeu en Scheme (PLT Scheme version 360)
Disponible sur
http://github.com/sebhtml/scheme-asteroid
●
Orienté objet
●
(3 minutes)
28
Classe AvionJoueur
●
En Java:
monAvion.dessiner(canevas);
●
En Scheme:
(ask monAvion 'dessiner canevas)
●
●
Appelle la méthode dessiner de l'objet monAvion avec
l'argument canevas
Équivalent à
(define méthode (get-method objet 'dessiner))
(apply méthode (list objet canevas))
29
Exemples
●
AvionJoueur.scm
●
Syntaxe claire et simple
30
Les macros
●
En C++ et en C, les macros ne sont pas dans le langage.
●
C'est le pré-processeur qui s'en occupe
#include <stdlib.h>
#define KILL_PROCESS(process) \
posix_kill(get_process_id(process))
31
Macros en Scheme
●
Pas du tout la même chose qu'en C
●
Dans le langage
●
Fonctions define-syntax et syntax-rules
●
Très puissantes, avec expansion itérative
(define-syntax mon-operation
(syntax-rules ()
((mon-operation argument1 ...) (+ argument1 ...))))
(mon-operation 1 2 3 4)
●
Voir macro.scm
32
Définition du langage objet
●
langage-objet.scm
contient créer-classe et autres
●
macro.scm
contient les macro qui “transforme” les fichiers
de classes, voir define-syntax classe
33
Expansion itérative
●
Les macros provoquent une expansion du code
●
Exemple avec DrScheme et Roche-demo.scm
34
Fonctions putprop et getprop
●
●
Engin de clés/valeurs dans Scheme
Utilisé pour définir les symboles des classes
(attributs, méthodes et graphe d'héritage)
(require (lib "compat.ss"))
(putprop 'base 'clé 9)
(getprop 'base 'clé)
●
Voir putprop.scm
35
Class Objet
●
Tous les objets sont des instances de la classe
Objet
●
Un slot est un attribut ou une méthode
●
Méthode getSlot, setSlot et getSlot-cons
●
●
getSlot-cons: recherche en largeur dans l'arbre
d'héritage pour trouver la méthode ou l'attribut
désiré
Voir Objet.scm
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Classe Classe
●
Toutes les classes sont des instances de la classe Classe
●
La classe Classe est une instance de la class Classe (en théorie).
(classe Classe
(
(privé methodes)
(privé attributs))
(
(publique Classe (self) null)
))
●
Classe.scm
37
Questions
(a+b)/a = a/b
38