PureScript

langage de programmation fonctionnel

PureScript
Logo.

Date de première version 2013
Paradigmes fonctionnel
Auteur Phil Freeman
Dernière version 0.15.3 ()
Typage Fort, statique,Inférence de type
Influencé par Elm, F#, Haskell, Koka, OCaml, Roy, Standard ML
Licence Permissive (Licence_BSD_Modifiée)[1]
Site web www.purescript.org
Extensions de fichiers .purs

PureScript est un langage de programmation fonctionnel fortement typé dont la compilation produit du code JavaScript. Il peut être utilisé pour développer des applications web, des applications serveur, et également des applications de bureau grâce au framework Electron. Sa syntaxe est pour l'essentiel comparable à celle d'Haskell. Cependant, le langage introduit un polymorphisme paramétré particulier lié aux enregistrements extensibles[2] : les enregistrements polymorphes (en). De plus, contrairement à Haskell, PureScript adhère à une stratégie d'évaluation stricte.

HistoriqueModifier

PureScript fut initialement conçu par Phil Freeman en 2013. Celui-ci entama son travail sur PureScript après différentes tentatives insatisfaisantes de compilations d'Haskell vers JavaScript préservant sa semantique (en utilisant par exemple Fay, Haste, ou GHCJS)[3].

Depuis, le projet a été repris par la communauté et est développé sur GitHub[4]. Parmi les outils essentiels additionnels développés par la communauté, on peut citer l'outil dédié de compilation "Pulp"[5], le site documentaire "Pursuit"[6], et le gestionnaire de packages "Spago"[7]

CaractéristiquesModifier

PureScript se fonde sur l'évaluation stricte, la structure de données persistante et l'inférence de types. Le système de types de PureScript partage de nombreuses caractéristiques avec celui de langages fonctionnels similaires comme Haskell: les types algébriques de données et le filtrage par motif, les "higher kinded types" (en), les "type classes" (en) et les dépendances fonctionnelles, ainsi que le polymorphisme "higher-rank" (en). Le système de types de PureScript assure également les enregistrements polymorphes (en) et les enregistremens extensibles[8]. Toutefois, PureScript ne possède pas certaines des caractéristiques les plus avancées d'Haskell comme les GADT et les "type families" (en).

Le compilateur de PureScript tend à produire du code JavaScript lisible, autant que possible. Grâce à une simple interface "FFI" (en) il permet l'intégration de code JavaScript existant[8].

PureScript assure la compilation incrémentale, et la distribution inclut un support au développement intéractif à partir de plugins à installer dans l'éditeur de code source[9]. Des plugins existent pour un grand nombre d'éditeurs connus incluant Vim, Emacs, Sublime Text, Atom et Visual Studio Code.

Exemples de codesModifier

Voici un programme "Hello world!" minimal en PureScript:

module Main where

import Effect.Console (log)

main = log "Hello World!"

Ici, le type du programme est inféré et vérifié par le compilateur PureScript. Une version plus verbeuse du même programme pourrait explicitement inclure des annotations de type:

module Main where

import Prelude

import Effect (Effect)
import Effect.Console (log)

main :: Effect Unit
main = log "Hello World!"

Enregistrements en PureScriptModifier

Le modèle choisi pour développer les enregistrements en PureScript a permis l'accès à certaines fonctionnalités qui sont encore absentes d'Haskell[10], ce qui fait de lui l'une des caractéristiques majeures du langage.

En tout premier lieu, il faut préciser qu'en PureScript chaque enregistrement possède un type particulier réservé à cet usage, qui est lui-même présenté sous la forme d'un enregistrement composé par un ensemble (non ordonné) de couples `étiquette :: type`.

Ainsi

carré :: { côté :: Number, aire :: Number }
carré = { côté: 3.0, aire: 9.0 }

et

disque :: { rayon :: Number, aire :: Number }
disque = { rayon: 1.0, aire: 3.141592653589793 }

sont deux enregistrements de types différents car, bien que le nombre et le type des valeurs sont les mêmes, les étiquettes ne le sont pas.

Enregistrements polymorphesModifier

Il est toutefois possible de définir une fonction qui peut s'appliquer à chacun des enregistrements précédents grâce au concept d'enregistrement polymorphe:

aireDe :: forall r. { aire :: Number | r } -> Number
aireDe = _.aire

où le type de l'argument peut se lire comme "le type de tout enregistrement qui possède une étiquette `aire` de type `Number`, et qui possède éventuellement d'autre(s) étiquette(s)". L'argument de cette fonction est donc un enregistrement polymorphe et le compilateur aurait inféré

aireDe :: forall a b. { aire :: a | b } -> a

si l'annotation n'avait pas été précisée.

Extensibilité des prototypesModifier

En réalité, la notation { étiquette1 :: Type1, étiquette2 :: Type2 } n'est qu'un sucre syntaxique d'une construction plus générale qui facilite l'extension des types d'enregistrements, Record en PureScript (l'extension des unions disjointes étiquetées[11] est similaire). Cette construction est réalisée à partir de déclarations, de juxtapositions et d'applications de prototypes (Row):

-- Prototypes (syntaxe commune aux enregistrements et aux variants):
type NonConcrétisableA r = ( aire :: Number | r )
type NonConcrétisableBC r = ( boîte :: Boolean, côté :: Number | r )
type NonConcrétisableABC r = NonConcrétisableA (NonConcrétisableBC r)

Il n'est pas directement possible de créer des valeurs correspondant à ces prototypes (Row Type et Type ne sont pas dans la même catégorie). Pour ce faire, on utilise le constructeur Record:

-- Type concret et ouvert (= paramétré):
type Enregistrement r = Record (NonConcrétisableABC r)

Des valeurs peuvent alors peupler ce type:

-- Type concret et fermé (= non-paramétré):
carré :: Enregistrement ()
carré = 
  { côté: 2.0
  , aire: 4.0
  , boîte: false 
  }

ou une de ses extensions:

-- Type concret, étendu et fermé:
cube :: Enregistrement (volume :: Number)
cube = 
  { côté: 2.0
  , aire: 24.0
  , volume: 8.0
  , boîte: true 
  }

Système de typesModifier

La similitude assumée entre le système de types d'Haskell et celui de PureScript comporte néanmoins certaines nuances, tant au niveau de la syntaxe (par exemple, le "genre" (en) * d'Haskell se nomme Type en PureScript), qu'aux niveaux des contraintes liées à sa manipulation (aucune extension n'est nécessaire pour accéder à la programmation au niveau "types" en PureScript) et des applications (la programmation au niveau "types" est nécessaire dans certains cas.)

En guise d'illustration sont présentés comparativement ci-après deux programmes PureScript complets qui, tous deux,

  • définissent le couplage générique entre deux entiers,
  • définissent l'égalité entre deux couples d'entiers, et
  • constatent la non-égalité de deux couples particuliers d'entiers,

mais, tandis que l'un est écrit dans un style de programmtion au niveau "valeurs" (connues au moment de l'exécution du programme), l'autre est écrit dans le style de programmation de niveau "types" (déterminés dès l'étape de compilation du programme) qui s'apparente à la programmation logique.

De plus, tandis que le premier programme manipule des entiers (signés) en simple précision (Int), le second utilise des entiers en multiprécision (Int également, le contexte permettant la distinction), car l'usage de ce genre d'entiers nécessite la programmation de niveau "types" en PureScript si on se limite aux bibliothèques pré-installées.

Deux styles de programmation
Code au niveau valeurs Description au niveau valeurs Code au niveau types Description au niveau types
module Main where
module Main where
import Prelude 
  ( Unit
  , (==)
  , (&&)
  , ($)
  , show
  )
import Effect 
  ( Effect
  )
import Effect.Console 
  ( log
  )
l.5: comparaison d'entiers incluse
import Prelude 
  ( Unit
  , ($)
  )
import Data.Symbol 
  ( reflectSymbol
  , class IsSymbol
  )
import Effect 
  ( Effect
  )
import Effect.Console 
  ( log
  )
import Prim.Boolean 
  ( True
  , False
  )
import Prim.Int 
  ( class Compare
  )
import Prim.Ordering 
  ( Ordering
  , EQ
  )
import Type.Prelude 
  ( Proxy (..)
  )

l.22 : comparaison d'entiers incluse

Les éléments de Prim font référence à la programmation de niveau "types".

data SimpleCouple 
  :: Type
data SimpleCouple 
  = S Int Int
l.20: S, le constructeur de type est employé directement pour décrire comment créer une nouvelle valeur possédant le type SimpleCouple

Int est ici le type des entiers codés sur 32 bits

data MultiCouple 
  :: Type
data MultiCouple

foreign import data M 
  :: Int 
  -> Int 
  -> MultiCouple

l.36: M, le constructeur de type est indirectement décrit et aucun moyen pour construire une valeur de type MultiCouple n'est fourni

l.37 et 38: Int est ici le type des entiers en précision arbitraire

class EgalitéV 
  :: Type 
  -> Constraint
class EgalitéV v 
  where
  égalitéV 
    :: v 
    -> v 
    -> Boolean

l.22: la logique de ce programme tient entre les lignes 36 et 40; la classe, ici, est facultative et ne serait utile que si d'autres types possédaient la propriété EgalitéV

l.30: Boolean est le booléen des valeurs, ses habitants sont true et false

class EgalitéT 
  :: MultiCouple 
  -> MultiCouple 
  -> Boolean 
  -> Constraint
class EgalitéT m1 m2 b 
  | m1 m2 
  -> b

class Subordonnée 
  :: Ordering 
  -> Ordering 
  -> Boolean 
  -> Constraint
class Subordonnée 
  compart 
  comparu 
  résultat 
  | compart comparu 
  -> résultat

l.41 à 48: première étape essentielle de la mise en place de la logique du programme, cette partie fait état des entrées (m1 et m2) et sortie (b) du comportement fonctionnel que l'on implémente

l.44 et 53: Boolean est le booléen des types, ses habitants sont True et False

instance 
  EgalitéV 
    SimpleCouple 
  where
  égalitéV 
    (S v1 w1) 
    (S v2 w2) 
    = v1 == v2 
    && w1 == w2
instance 
  Subordonnée 
    EQ 
    EQ 
    True
else 
  instance 
    Subordonnée 
      c1 
      c2 
      False

instance 
  ( Compare 
      t1 
      t2 
      compart
  , Compare 
      u1 
      u2 
      comparu
  , Subordonnée 
      compart 
      comparu 
      résultat
  ) => 
    EgalitéT 
      (M t1 u1) 
      (M t2 u2) 
      résultat

l.74 à 91: cette seconde étape constitue le coeur du problème et est résolu durant la phase de compilation

rendu 
  :: Boolean 
  -> String
rendu = show


class Symbolise 
  :: Boolean 
  -> Symbol 
  -> Constraint
class Symbolise b s 
  | b -> s
instance 
  Symbolise 
    True 
    "True"
instance 
  Symbolise 
    False 
    "False"

rendu 
  :: forall s
  . IsSymbol s 
  => Proxy s 
  -> String
rendu = reflectSymbol

l.97 à 106: fonctionnalité auxiliaire permettant ultérieurement d'utiliser la fonction reflectSymbol

aprèsExécution 
  :: Boolean
aprèsExécution 
  = égalitéV 
      (S 3 4) 
      (S 5 6)

l.51 et 52: 3, 4, 5 et 6 sont considérés en simple précision

aprèsCompilation 
  :: forall b s
  . EgalitéT 
      (M 3 4) 
      (M 5 6) 
      b
  => Symbolise b s
  => Proxy s 
aprèsCompilation 
  = Proxy

l.118 et 119: 3, 4, 5 et 6 sont considérés en multiprécision

l.122: derrière le type Proxy s se cache le résultat de la résolution du problème

l.124: c'est l'identifiant Proxy qui a été choisi pour représenter toute valeur de type Proxy s pour tout s

main 
  :: Effect Unit
main 
  = log 
  $ rendu 
      aprèsExécution
main 
  :: Effect Unit
main 
  = log 
  $ rendu 
      aprèsCompilation

Voir aussiModifier

Notes et référencesModifier

  1. « purescript/purescript », sur GitHub
  2. « Hugs documentation », sur www.haskell.org
  3. « Read PureScript by Example | Leanpub », sur leanpub.com (consulté le )
  4. « PureScript on Github »
  5. « Pulp », PureScript Contrib (consulté le )
  6. « Pursuit », sur pursuit.purescript.org (consulté le )
  7. « 🍝 PureScript package manager and build tool powered by Dhall and package-sets: spacchetti/spago », spacchetti,‎ (consulté le )
  8. a et b « Documentation for the PureScript language, compiler, and tools.: purescript/documentation », PureScript, (consulté le )
  9. « purs ide: Editor and tooling support for the PureScript programming language », (consulté le )
  10. « Extensible record », sur wiki.haskell.org
  11. « Variant », (consulté le )

Liens externesModifier