Praktische Informatik 3: Funktionale Programmierung Vorlesung 13 vom 22.01.13: Scala — When Java meets Functional

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Christoph Lüth

Universität Bremen

Wintersemester 2012/13

Rev. 1999 1 [16]

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Organisatorisches

I Fachgespräche:

I Vorschlag Termine: 01.02., 11.02.

I Dritter Termin ggf. 12.02. (nach Bedarf)

I Evaluation:

I Es wird einenOnline-Fragebogengeben (unter Stud.IP)

I Bitteausfüllen!

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Fahrplan

I Teil I: Funktionale Programmierung im Kleinen

I Teil II: Funktionale Programmierung im Großen

I Teil III: Funktionale Programmierung im richtigen Leben

I Effizienzaspekte

I Eine Einführung in Scala

I Rückblich & Ausblick

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Heute: Scala

I Ascalable language

I Multi-paradigma-Sprache

I “Lebt im Java-Ökosystem”

I Martin Odersky, ETH Lausanne

I http://www.scala-lang.org/

(5)

Scala am Beispiel: 01-GCD.scala

Was sehen wir hier?

I Variablen, veränderlich

I Werte, unveränderlich

I while-Schleifen

I Rekursion —einfache Endrekursion wird optimiert

I Typinferenz — mehr als Java, weniger als Haskell

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Scala am Beispiel: 01-GCD.scala

Was sehen wir hier?

I Variablen, veränderlich

I Werte, unveränderlich

I while-Schleifen

I Rekursion —einfache Endrekursion wird optimiert

I Typinferenz — mehr als Java, weniger als Haskell

(7)

Scala am Beispiel: 02-Rational.scala

Was sehen wir hier?

I Klassenparameter

I this

I Methoden, Syntax für Methodenanwendung

I override(nicht optional)

I private Werte und Methoden

I Klassenvorbedingunge (require)

I Overloading

I Operatoren

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Scala am Beispiel: 02-Rational.scala

Was sehen wir hier?

I Klassenparameter

I this

I Methoden, Syntax für Methodenanwendung

I override(nicht optional)

I private Werte und Methoden

I Klassenvorbedingunge (require)

I Overloading

I Operatoren

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Algebraische Datentypen: 03-Expr.scala

Was sehen wir hier?

I case classerzeugt

I Factory-Methode für Konstruktoren

I Parameter als impliziteval

I abgeleitete Implementierung fürtoString,equals

I . . . und pattern matching

I Pattern sind

I Konstanten

I Konstruktoren

I Variablen

I Wildcards

I getypte pattern

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Algebraische Datentypen: 03-Expr.scala

Was sehen wir hier?

I case classerzeugt

I Factory-Methode für Konstruktoren

I Parameter als impliziteval

I abgeleitete Implementierung fürtoString,equals

I . . . und pattern matching

I Pattern sind

I Konstanten

I Konstruktoren

I Variablen

I Wildcards

I getypte pattern

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Implementierung algebraischer Datentypen

Haskell:

data T = C1 | . . . | Cn

I Ein TypT

I Konstruktoren erzeugen Datentyp

Scala:

T

C₁ . . . C_n

-

I Varianten alsSubtypen

I Problem und Vorteil:

Erweiterbarkeit

I sealedverhindert Erweiterung

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Implementierung algebraischer Datentypen

Haskell:

data T = C1 | . . . | Cn

I Ein TypT

I Konstruktoren erzeugen Datentyp

Scala:

T

C₁ . . . C_n

-

I Varianten alsSubtypen

I Problem und Vorteil:

Erweiterbarkeit

I sealedverhindert Erweiterung

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Das Typsystem

Behandelt:

I Werte vs. Objekte

I Scala vs. Java

I NULLreferences

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Vererbungshierarchie

Quelle: Odersky, Spoon, Venners:Programming in Scala

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Parametrische Polymorphie

I Typparameter (wie in Java, Haskell), Bsp.List[T]

I Problem: Vererbung und Polymorphie

I Ziel: wennS<T, dann List[S]<List[T]

I Problem:Ref.hs

I Warum?

I Funktionsraum nicht monoton im ersten Argument

I SeiX ⊆Y, dann Z −→X ⊆Z −→Y, aberX −→Z 6⊆Y −→Z

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(16)

Typvarianz

class C[+T]

I Kovariant

I S<T, dann C[S]<C[T]

I ParameterTnicht in Def.bereich

class C[T]

I Rigide

I Kein Subtyping

I Parameter Tkann beliebig verwendet werden

class C[-T]

I Kontravariant

I S<T, dann C[T]<C[S]

I ParameterTnicht in Wertebereich Beispiel:

class Function[-S, +T] { def apply(x:S) : T }

(17)

Traits: 04-Funny.scala

Was sehen wir hier?

I Traits(Mix-ins): abstrakte Klassen, Interfaces; Haskell: Typklassen

I Unterschied zu Klassen:

I Keine Parameter

I Keine feste Oberklasse (superdynamisch gebunden)

I Nützlich zur Strukturierung:

thin interface+trait=rich interface Beispiel:04-Ordered.scala,04-Rational.scala

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(18)

Was wir ausgelassen haben. . .

I Komprehension (nicht nur für Listen)

I Gleichheit (==,equals)

I Implizite Parameter und Typkonversionen

I Nativer XML Support

I Nebenläufigkeit (Aktoren)

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Scala — Die Sprache

I Objekt-orientiert:

I Veränderlicher, gekapselterZustand

I Subtypen und Vererbung

I Klassen und Objekte

I Funktional:

I UnveränderlicheWerte

I Polymorphie

I Funktionen höherer Ordnung

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Beurteilung

I Vorteile:

I Funktional programmieren, in der Java-Welt leben

I Gelungene Integration funktionaler und OO-Konzepte

I Sauberer Sprachentwurf, effiziente Implementierung, reiche Büchereien

I Nachteile:

I Manchmal etwaszuviel

I Entwickelt sich ständig weiter

I One-Compiler-Language, vergleichsweise langsam