Что такое Haskell
Haskell — это функциональный язык программирования общего назначения, обладающий полной, сильной, статической типизацией с автоматическим выводом типов; поддерживающий ленивые вычисления. Изначально использовался как средство исследования функционального подхода к программированию, но сейчас применяется гораздо шире. Haskell сильно отличается от других популярных языков — он выделяется за счет чисто функционального подхода, высокой точности и надежности программ, а также мощной системы типизации. Haskell — это полностью открытый язык.
Некоторые другие характеристики языка:
- параметрический полиморфизм — возможность обрабатывать значения разных типов идентичным образом;
- модульность — программы разбиваются на независимые блоки;
- частичное применение;
- чистота — с возможностью писать код с побочными эффектами, применяя монады.
Как создавался и развивался язык
История языка начинается в 1980-х годах, когда многие разработчики ставили своей целью создание функционального языка программирования. Тогда появились Miranda, Hope, ML (появился чуть ранее), в которых уже были реализованы многие функции и концепции. Проблема заключалась в разрозненности исследований между этими языками, а также в том, что, например, компилятор Miranda распространялся по проприетарной лицензии, что затрудняло процесс свободного исследования и использования.
На конференции, посвященной функциональным языкам программирования (FPCA) в 1987 году был организован комитет, основной целью которого являлось создание открытого функционального языка программирования, пригодного как для исследований, так и для практического применения. В 1990 году комитет опубликовал первый отчет и представил версию Haskell 1.0. Назван язык в честь математика и логика Хаскелла Карри, в частности известного благодаря разработке основ комбинаторной логики.
После этого началось активное и непрерывное развитие Haskell: публикация первого учебника в 1992 году, выпуск новых версий, содержащих улучшения и исправление недочетов предыдущих. Затем был выпущен стандарт Haskell 98, который оставался основным до 2010 года, когда впервые был представлен Haskell 2010.
В наши дни развитие, конечно, не прекращается, и этому в том числе способствует активное сообщество, которое сформировалось вокруг языка и вносит свой вклад в его развитие, предлагая идеи и направления развития.
Структура и синтаксис Haskell
Синтаксис может выглядеть несколько непривычно, особенно для людей, которые уже знакомы с другими языками. Существует несколько базовых типов данных: Integer (целое число), Char (символ), Double (число с плавающей точкой). Также есть другие конструкции: (), [] — список элементов одного типа, ->.
Рассмотрим небольшой пример кода:
f :: Int -> Int -> Int
f x y = x + y
Это простая функция, которая складывает два числа. С помощью :: определяется тип аргументов и возвращаемого значения — в данном случае функция принимает два аргумента типа Int и возвращает значения типа Int. Если передать в такую функцию, например, число с плавающей точкой, то она завершится ошибкой.
Haskell: функции и их значение
Функции в Haskell занимают центральное место: они являются основными единицами программ.
Во-первых, язык взаимодействует только с чистыми функциями — функциями, которые всегда возвращают один и тот же результат для одного и того же набора входных данных (это свойство называется детерминированность) и не имеют побочных эффектов (не влияют на среду выполнения). Чистые функции облегчают тестирование и отладку программ, а также позволяют делать программы более надежными. Для случаев, где нужна работа с побочными эффектами в Haskell, существуют монады.
Во-вторых, еще одним серьезным отличием «Хаскелла» является то, что он придерживается концепции ленивых вычислений (lazy evaluation). Это означает, что по умолчанию вычисление функций не происходит, пока их результат не потребуется программе. С одной стороны, ленивые вычисления положительно влияют на производительность программ, а с другой — могут сделать производительность непредсказуемой.
Корректное описание функций — это, безусловно, важный навык Haskell-разработчика. Описание можно назвать корректным, если компилятор получил информацию о том, какие параметры функция может принять, какие операции с этими параметрами должны быть выполнены и как должен быть представлен результат выполнения функции.
Где используется Haskell и что на нем пишут
Иногда о Haskell говорят, что он предназначен исключительно для изучения концепции функционального программирования, и действительно, это возможный вариант использования Haskell, так как он и правда является хорошим учебным языком, но в реальности это вовсе не единственное направление, где он может использоваться. Рассмотрим другие сферы применения:
- финансовая индустрия. Компании в сфере финансов особенно заботятся о надежности, безопасности и точности работы своих систем — это неудивительно, ведь ошибки в их работе приводят как к финансовым, так и к репутационным потерям. Haskell же, благодаря своим особенностям отвечает этим требованиям, поэтому многие финансовые системы спроектированы на нем;
- разработка языков программирования. За счет модульности, выразительной системы типов и чисто функционального подхода «Хаскелл» может служить основой для разработки других языков. Например, так были разработаны Idris, Agda и другие;
- разработка компиляторов, интерпретаторов и различных инструментов разработчиков;
- обработка и анализ данных. За счет строгой статической типизации некоторые ошибки можно предотвратить на ранних этапах разработки, что очень актуально в сфере обработки информации;
- академические исследования. Сюда относятся исследования непосредственно функционального программирования, как подхода и теории типов, решение математических задач и так далее. В какой-то степени, язык для этого и создавался.
Также «Хаскелл» находит применение, например, в сферах разработки игр, операционных систем (скорее экспериментальных) и веб-разработки, хоть эти направления и не являются основными.
Преимущества и недостатки языка
Рассмотрим некоторые преимущества:
- за счет строгой статической типизации снижается вероятность ошибок, так как в выражениях не могут смешиваться разные типы, а также не выполняются неявные преобразования. Повышается удобство отладки такого кода и его надежность;
- высокая скорость исполнения программ за счет приверженности концепции ленивых вычислений, хотя в некоторых случаях это, наоборот, приводит к снижению скорости;
- Haskell обладает большим количеством инструментов для написания многопоточного кода и, что немаловажно, этот язык, благодаря своим характеристикам, позволяет избежать многих ошибок связанных с многопоточностью;
- четкое разделение на чистые и нечистые слои;
- за счет того, что коду на «Хаскелл» свойственна модульность, разработчику значительно легче тестировать код и исправлять ошибки.
Основные недостатки:
- язык — не самый простой в изучении, при этом в первую очередь для опытных, но привыкших к работе с другими парадигмами разработчиков. Новички же воспринимают обучение по-разному: кому-то оно дается легко, а кто-то с трудом разбирается с концепцией функционального программирования;
- относительно небольшое количество обучающих материалов — хотя их однозначно достаточно для обучения и просмотра примеров, найти в интернете готовое решение нестандартных задач бывает нелегко;
- медленное развитие компонентов языка и инструментов для разработчиков. Haskell отстает от многих других популярных языков в контексте скорости обновления библиотек и инструментов разработки, таких как IDE (интегрированные среды разработки), CI/CD системы, инструменты отладки и другие. Также относительно медленно развивается и компилятор языка GHC.
Востребованность и будущее Haskell
Haskell — это однозначно не самый востребованный язык: он уже длительное время остается нишевым. Если же говорить о его перспективах, то они зависят от многих факторов:
- для любого открытого проекта важную роль играет сообщество, и «Хаскелл» не исключение. Сообщество может расширяться, а может, наоборот, сужаться/становиться менее активным. В случае с Haskell сообщество расширяется относительно медленно — ни опытные, ни начинающие разработчики не хотят его учить из-за его низкой востребованности и высокой сложности изучения, даже если сложным он кажется только со стороны;
- общая заинтересованность в функциональном программировании. Будущее «Хаскелла» сильно зависит от того, насколько популярными будут функциональные подходы в мире разработки — например, в случае роста популярности могут открываться новые сферы применения. При этом важно помнить о том, что существуют и другие подобные языки, которые в таком случае могут выиграть конкуренцию с Haskell;
- развитие самого языка. «Haskell» может стать гораздо более востребованным, если его экосистема будет расширяться/совершенствоваться. Другими словами, если будет возникать больше инструментов (таких как фреймворки, интегрированные среды разработки и так далее) и библиотек, то язык станет более привлекательным для крупных проектов;
- поддержка со стороны крупных корпораций. Здесь речь идет не только о финансовой поддержке: также на Haskell положительно отразится, если его будут использовать для проектов или продуктов больших компаний.
Исходя из всего вышеперечисленного, однозначно о перспективах «Хаскелла» говорить достаточно трудно, так как сейчас неясно, как будут решаться все эти проблемы. При этом язык имеет множество достоинств и особенностей, которые все же позволяют назвать его скорее перспективным.
Заключение
Haskell — это язык, который сильно отличается от других по многим характеристикам и параметрам. Это нишевый язык — он используется в ограниченном количестве сфер, а спрос на специалистов низкий по сравнению, например, с Python- или Java-разработчиками, но он все еще есть и постепенно возрастает. При этом «Хаскелл» позволяет изучить функциональный подход к программированию на практике, тем самым расширив границы познания и собственных возможностей. Будущее Haskell спрогнозировать трудно, но если будут решены некоторые проблемы, существующие сейчас, то перспективы языка выглядят благоприятными.