Lazier Imperative Programming - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 2014

Lazier Imperative Programming

Résumé

Laziness is a powerful concept in functional programming that enables reusing general functions in a specific context, while keeping performance close to the efficiency of dedicated definitions. Lazy evaluation can be used in imperative programming too. Twenty years ago, John Launchbury was already advocating for lazy imperative programming, but the level of laziness of his framework remained limited: a single effect can trigger numerous delayed computations, even if those are not required for the correctness of the evaluation. Twenty years after, the picture has not changed. In this article, we propose an Haskell framework to specify computational effects of imperative programs as well as their dependencies. Our framework is based on the operational monad transformer which encapsulates an algebraic presentation of effectful operations. A lazy monad transformer is then in charge of delaying non-necessary computations by maintaining a trace of imperative closures. We present a semantics of a call-by-need λ-calculus extended with imperative strict and lazy features and prove the correctness of our approach. While originally motivated by a less rigid use of foreign functions, we show that our approach is fruitful for a simple scenario based on sorted mutable arrays. Furthermore, we can take advantage of equations between algebraic operations to dynamically optimize imperative computations composition.
La paresse est un concept puissant en programmation fonctionnelle qui permet la réutilisation de fonctions générales dans un contexte spécifique, tout en conservant des performances proches de l'efficacité de définitions dédiées. L'évaluation paresseuse peut être utilisée dans la programmation impérativea aussi. Il y a vingt ans, John Launchbury préconisait déjà la programmation impérative paresseuse, mais le niveau de paresse de son cadre reste limité: un seul effet peut déclencher de nombreux calculs retardés, même si ces calculs ne sont pas nécessaires à l'exactitude de l'évaluation. Vingt ans après, la situation n'a pas changée. Dans cet article, nous proposons un cadre Haskell pour spécifier les effets des programmes impératifs ainsi que leurs dépendances. Notre cadre est basé sur le transformateur de monade opérationnelle qui encapsule une présentation algébrique des opérations à effets. Un transformateur de monade paresseux est alors en charge de retarder les calculs non nécessaires en maintenant une trace de fermetures impératives. des fermetures auto-modifiable. Nous présentons une sémantique d'un $\lambda$-calcul en appel par besoin étendu avec des fonctionnalités impératives strictes et paresseuses et prouvons le bien-fondé de notre approche. Alors qu'à l'origine motivé par une utilisation moins rigide des fonctions étrangères, nous montrons que notre approche est fructueuse pour un scénario simple basé sur les tableaux mutables triés. En outre, nous pouvons profiter d'équations entre opérations algébriques afin d'optimiser dynamiquement la composition des calculs impératif.
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Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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Dates et versions

hal-01025633 , version 1 (18-07-2014)
hal-01025633 , version 2 (23-07-2014)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01025633 , version 2

Citer

Rémi Douence, Nicolas Tabareau. Lazier Imperative Programming. [Research Report] RR-8569, INRIA. 2014. ⟨hal-01025633v2⟩
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