Хьюм (язык программирования)

Хьюм

Парадигма	Функциональный
Семья	Хаскелл
Разработано	Грег Майклсон Эндрю Айрленд Энди Уоллес
Разработчики	Университет Сент-Эндрюс Университет Хериот-Ватт
Впервые появился	2000 ( 2000 )
Стабильная версия	0,8 / 25 апреля 2008 г ( 25 апреля 2008 )
Дисциплина набора текста	Предполагаемый , статичный , сильный
Платформа	ИА-32 , PowerPC
ТЫ	macOS , Red Hat Linux
Под влиянием
Хаскелл

Статуя Хьюма в Эдинбурге

Hume — это функционально-ориентированный язык программирования, разработанный в Университете Сент-Эндрюс и Университете Хериот-Ватт в Шотландии с 2000 года. Название языка является одновременно аббревиатурой, означающей «Единая мета-среда высшего порядка», и почетным знаком 18-го века. философ века Дэвид Юм . Он нацелен на вычислений в реальном времени встроенные системы , стремясь создать дизайн, который является одновременно очень абстрактным, но при этом позволяет точно определить временные и пространственные затраты на выполнение. Это позволяет гарантировать ограниченность требований по времени и пространству при выполнении программ.

Юм сочетает идеи функционального программирования с идеями конечных автоматов . Автоматы используются для структурирования взаимодействующих программ в серию «блоков», где каждый блок сопоставляет входные данные с выходными чисто функциональным способом, используя сопоставление с образцом высокого уровня. Он структурирован как ряд уровней, каждый из которых раскрывает различные свойства машины.

Модель дизайна

Дизайн языка Хьюма пытается сохранить основные свойства и функции, необходимые для области встроенных систем (особенно для прозрачной оценки затрат времени и пространства), в то же время включая максимально высокий уровень абстракции программы. Он нацелен на приложения, начиная от простых микроконтроллеров и заканчивая сложными системами реального времени, такими как смартфоны . Эта амбициозная цель требует включения как понятий низкого уровня, таких как обработка прерываний , так и понятий высокого уровня, связанных с абстракцией структур данных и т. д. Такие системы программируются по-разному, но дизайн языка должен учитывать такие различные требования.

Язык Хьюма представляет собой трехуровневый язык: внешний (статический) уровень объявления/ метапрограммирования , промежуточный координационный уровень, описывающий статическое расположение динамических процессов и связанных с ними устройств, и внутренний уровень, описывающий каждый процесс как (динамическое) отображение шаблонов в выражения. Внутренний слой не имеет состояния и чисто функционален.

Вместо того, чтобы пытаться применить моделирование затрат и технологию доказательства правильности к существующей языковой структуре напрямую или путем изменения более общего языка (как, например, в случае с RTSJ ), подход, принятый разработчиками Юма, заключается в том, чтобы спроектировать Юма таким образом, чтобы формально модели и доказательства определенно могут быть построены. Хьюм структурирован как серия перекрывающихся языковых уровней, где каждый уровень добавляет выразительности к семантике выражений, но либо теряет некоторые желаемые свойства, либо увеличивает техническую сложность обеспечения формальных моделей правильности/стоимости.

Характеристики

Версии интерпретатора и компилятора немного отличаются.

• интерпретатор (доказательство концепции) допускает тайм-аут и пользовательские исключения.
• компилятор допускает ограничение стоимости кучи и стека, но исключения печатают только имя исключения.

Система координации подключает блоки в стиле программирования потоков данных .

Язык выражений похож на Haskell .

Система параллельной передачи сообщений запоминает или JoCaml шаблоны соединения аккорды C Sharp Polyphonic , но все каналы асинхронны.

Имеется встроенный планировщик, который постоянно проверяет соответствие шаблону во всех ящиках по очереди, приостанавливая те ящики, которые не могут копировать выходные данные в занятые места назначения ввода.

Примеры

Торговый автомат

данные   Монеты   =   Никель   |    Дайм   |    Фальшивый  ; 
  данные   Напитки   =   Кофе   |    Чай  ; 
 данных    Кнопки   =   BCoffee   |    BTea   |    БОтмена  ; 

  введите   Int   =   int   32   ; 

  исключение   EFakeCoin   ::   (  Int  ,   строка  )   ; 

  показать   v   =   v   как   строку   ; 
 
  коробка   кофе 
 в   (   монета   ::   Монеты  ,   кнопка   ::   Кнопки  ,   значение   ::   Int   )   — входные каналы 
 out   (   drink_outp   ::   string  ,   value  '   ::   Int 
     ,   return_outp   ::   string  ,   display   ::   string  )    — именованные выходы 

 в пределах   500  КБ   (  400  Б  )   ограничения стоимости максимальной кучи (максимального стека) 
 — дескрипторы   EFakeCoin  ,   TimeOut  ,   HeapOverflow  ,   StackOverflow 

 match 
 — * подстановочные знаки для незаполненных выходных данных и неизрасходованных входных данных 
   (   my_coin  ,   *  ,   v  )    {- ''join- эквивалент шаблона: coin(my_coin) & value(v) -}  
                 ->   let   v  '   =   инкрементный кредит   my_coin   v 
                    in   (   *  ,   v  '  ,   *  ,   show   v  '  ) 
 
            -- ограничение по времени ('' в пределах x единицы времени '') поднимает TimeOut() 
 |    (   *  ,   BCoffee  ,   v  )   {- эквивалент шаблона соединения: button(BCoffee) & value(v) -} 
                    ->   (  продажа   кофе   10   v  )   в течение   30  с  
 |    (   *  ,   BTea  ,   v  )      ->   (  продажа   Чай   5   v  )   в течение   30  с 
 |    (   *  ,   BCancel  ,   v  )   ->   let   return   u   =   "Refund"   ++   show   u   ++   "  \n  " 
                       в   (   *  ,   0  ,   return   v  ,   *  ) 

 handle 
    EFakeCoin   (  v  ,   msg  )   ->   (   *  ,   v   ,   *  ,   сообщение  ) 
 |     TimeOut   ()   ->   (  *  ,   *  ,   *  ,   "возможно, контент исчерпан, позвоните в службу!"  ) 
 |     HeapOverflow   ()   ->   (  *  ,   *  ,   *  ,   «ошибка: превышен лимит кучи»  ) 
 |     Переполнение стека  ()   ->   (  *  ,   *  ,   *  ,   «ошибка: превышен лимит стека»  )  
 ; 

  IncreitCredit   coin   v   =  
     монета   из   v 
       никеля   ->   +   5   Dime 
       -   >   v   +   10 
       Fake   ->   поднять   EFakeCoin   (  v  ,   «монета отклонена»  ) 
     ;  
 
 продажи   напитка    стоимость   v   =  
     if   v   >=   Cost 
        then   (   served   Drink  ,   v   -   cost  ,   *  ,   "ваш напиток"  )  
        else   (   *  ,   v  ,   *  ,   "денег не хватает"   ++   show   (  cost   -   v  )) 
     ; 
 
  подача   напитка   =   случай   напитка   Кофе 
                Чай   ->   «Кофе  \n  » 
                -   >   «Чай  \n  » 
     ; 
 
  поле   управления 
 in   (  c   ::   char  ) 
 out   (  coin   ::   Coins  ,   button  ::   Buttons  ) 
 match 
  'n'   ->   (  Nickel  ,   *  ) 
  |    'd'   ->   (  Дейм  ,   *  ) 
  |    'f'   ->   (  Подделка  ,   *  ) 
  |    'c'   ->   (  *  ,   BCoffee  ) 
  |    't'   ->   (  *  ,   BTea  ) 
  |    'x'   ->   (  *  ,   BCancel  ) 
  |    _   ->   (  *  ,   *  ) 
 ; 
 
  передать   console_outp   в   "std_out"   ; 
  поток   console_inp   из   "std_in"   ; 

  -- 
 
 данных   Coffee 
     источники 
     (  control.coin  )  control.button  ,   Coffee.value  ,  ;  console_outp   )  '  входы  --   изначально   0  ,    -- 
     выходы 
     (  )  ,   Coffee.value  назначения  console_outp  (   console_outp  ,   поток  каналов  
 -- 
 
  проводное   управление 
     (  console_inp  ) 
     (  кофе.монета ​ ​  ,   кофе.кнопка ​ ​  ) 
 ; 

Дальнейшее чтение

• Патай, Гергели; Ханак, Питер (2007). «Встроенное функциональное программирование в Hume» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 23 декабря 2016 года.

Внешние ссылки

• Веб-сайт языка программирования Хьюма
• Проект Хьюма в Университете Хериот-Ватт
• Проект EmBounded сертифицирует код, ограниченный ресурсами, в Hume.
• Хьюм и многоядерность