5.17. Первая программа

ДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ОБЯЗАТЕЛЬНОВ РАЗРАБОТКЕ

Разработчику Архитектору Инженеру

Первая программа

Установка необходимого программного обеспечения на Windows

Для написания и запуска программ на Haskell требуется компилятор и набор инструментов. Основной компилятор — GHC (Glasgow Haskell Compiler). Он поддерживает современные стандарты языка и предоставляет мощные возможности оптимизации. На Windows рекомендуется использовать дистрибутив Haskell Platform или установку через Chocolatey или Scoop, но самый простой и надежный способ — установка GHCup.

Установка GHCup

GHCup — это официальный менеджер версий для Haskell-инструментов. Он позволяет устанавливать GHC, Cabal (систему сборки) и другие компоненты одной командой.

1. Откройте PowerShell от имени администратора.
2. Выполните команду:

   Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force; [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol -bor 3072; iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://get-ghcup.haskell.org'))

3. Следуйте инструкциям установщика. По умолчанию GHCup предложит установить GHC, Cabal и HLS (Haskell Language Server).
4. После завершения перезапустите терминал или PowerShell, чтобы изменения в PATH вступили в силу.

Проверьте установку, выполнив в терминале:

ghc --version

Если команда выводит версию компилятора, например The Glorious Glasgow Haskell Compilation System, version 9.6.3, значит, установка прошла успешно.

Выбор редактора или IDE

Haskell не требует специальной IDE, но наличие поддержки языка значительно ускоряет разработку. Рекомендуемые варианты:

• Visual Studio Code с расширением Haskell. Это расширение автоматически использует Haskell Language Server (HLS), предоставляет подсветку синтаксиса, навигацию по коду, проверку типов в реальном времени и автодополнение.
• Vim или Neovim с плагинами, такими как haskell-vim и hls.
• Emacs с пакетом haskell-mode.
• JetBrains IntelliJ IDEA с плагином Haskell.

Для новичков оптимальный выбор — Visual Studio Code. Установка расширения занимает несколько секунд, а интерфейс интуитивно понятен. После установки расширения и открытия файла с расширением .hs HLS автоматически запускается в фоне и начинает анализировать код.

Создание первой программы

Программа «Hello, World!» на Haskell выглядит следующим образом:

main :: IO ()
main = putStrLn "Hello, World!"

Этот код состоит из двух строк. Первая строка — это сигнатура типа функции main. Она указывает, что main возвращает значение типа IO (), то есть выполняет операцию ввода-вывода и не возвращает полезных данных. Вторая строка — тело функции. Она вызывает функцию putStrLn, которая выводит строку на экран и добавляет символ перевода строки.

Важно понимать, что в Haskell ввод-вывод — это особый вид вычислений, обернутых в тип IO. Это связано с тем, что Haskell стремится сохранять чистоту функций: любые побочные эффекты, такие как чтение с клавиатуры или запись на диск, должны быть явно обозначены в типе.

Сохранение и запуск программы

1. Создайте новый файл с именем hello.hs. Имя файла может быть произвольным, но рекомендуется использовать осмысленные названия.
2. Вставьте в него приведенный выше код.
3. Откройте терминал в той же директории, где находится файл.
4. Скомпилируйте программу командой:

   ghc hello.hs

   Компилятор создаст исполняемый файл hello.exe (на Windows).
5. Запустите программу:

   .\hello.exe

   В консоли появится надпись:

   Hello, World!

Альтернативный способ — запуск без компиляции через интерпретатор GHCi. Это удобно для быстрого тестирования:

ghci hello.hs

После загрузки появится приглашение Prelude>. Введите main и нажмите Enter. Программа выполнится, и вы увидите тот же результат. Чтобы выйти из GHCi, введите :quit.

Структура программы и ключевые понятия

Функция main — это точка входа в каждую исполняемую программу на Haskell. Без неё компилятор не сможет создать исполняемый файл. Все действия, связанные с внешним миром — вывод текста, чтение файлов, сетевые запросы — должны происходить внутри main или функций, вызываемых из неё.

Тип IO () указывает, что функция взаимодействует со средой выполнения. Символ () обозначает «единичный тип» — аналог void в других языках, но в Haskell это полноценное значение, называемое «unit».

Функция putStrLn принимает строку и возвращает действие ввода-вывода. Строки в Haskell заключаются в двойные кавычки и представляют собой списки символов. Это отличает их от многих других языков, где строки — это примитивные объекты.

Расширение первой программы

После успешного запуска «Hello, World!» можно добавить простую логику. Например, запросить имя пользователя и поприветствовать его:

main :: IO ()
main = do
  putStrLn "What is your name?"
  name <- getLine
  putStrLn ("Hello, " ++ name ++ "!")

Конструкция do позволяет объединять несколько действий ввода-вывода в последовательность. Оператор <- извлекает значение из действия IO и связывает его с переменной name. Оператор ++ выполняет конкатенацию строк.

Эта программа демонстрирует, как в Haskell работают с пользовательским вводом, не нарушая принципов чистоты: все побочные эффекты остаются внутри блока IO, а остальная часть программы может быть полностью функциональной.

Советы по дальнейшему обучению

После написания первой программы стоит изучить основы системы типов Haskell, работу с функциями, списками и рекурсией. Haskell поощряет декларативный стиль: вместо описания шагов алгоритма вы описываете, что должно быть получено. Это требует переосмысления привычных подходов к программированию, но открывает доступ к мощным абстракциям.

Рекомендуется практиковаться в GHCi, экспериментируя с простыми выражениями. Например, можно проверить, как работает функция map, или написать собственную функцию для вычисления факториала. Каждый эксперимент укрепляет понимание функциональной парадигмы.

---

Организация проекта с помощью Cabal

После успешного запуска простой программы возникает необходимость в управлении зависимостями, модулями и сборкой более сложных приложений. Для этих целей в экосистеме Haskell используется система сборки Cabal (Common Architecture for Building Applications and Libraries). Cabal позволяет описывать структуру проекта, указывать зависимости от сторонних библиотек, управлять версиями и автоматизировать компиляцию.

Создание нового проекта

Чтобы начать новый проект с поддержкой Cabal, выполните в терминале:

cabal init

Эта команда запустит интерактивный мастер инициализации. Он задаст несколько вопросов: имя проекта, автора, лицензию, тип проекта (библиотека или исполняемое приложение). Для первой программы выберите тип executable. В результате будет создан каталог с файлами:

• hello.cabal — основной конфигурационный файл проекта.
• src/Main.hs — исходный файл с точкой входа.
• .gitignore, CHANGELOG.md, README.md — вспомогательные файлы.

Файл .cabal содержит метаданные проекта и описание компонентов. Пример секции для исполняемого файла:

executable hello
  main-is:          Main.hs
  hs-source-dirs:   src
  build-depends:    base >=4.16 && <5
  default-language: Haskell2010

Здесь указано, что исполняемый файл hello использует модуль Main.hs из директории src и зависит только от стандартной библиотеки base.

Сборка и запуск через Cabal

Вместо прямого вызова ghc теперь можно использовать команды Cabal:

cabal build
cabal run

Команда cabal run автоматически соберёт проект и запустит исполняемый файл. Это особенно удобно при наличии нескольких исполняемых компонентов или зависимостей.

Если позже потребуется добавить внешнюю библиотеку, например text для работы со строками, достаточно указать её в поле build-depends:

build-depends: base >=4.16 && <5, text

Cabal автоматически загрузит нужную версию из центрального репозитория Hackage при следующей сборке.

Модульная структура и организация кода

Haskell поощряет разбиение кода на модули. Каждый файл с расширением .hs представляет собой модуль. По соглашению, имя модуля совпадает с путём к файлу. Например, файл src/Utils/Strings.hs должен начинаться с:

module Utils.Strings where

Модуль может экспортировать функции, типы и значения. Если список экспорта не указан, экспортируются все определения. Явное указание экспорта повышает читаемость и инкапсуляцию:

module Utils.Strings (greetUser) where

greetUser :: String -> String
greetUser name = "Hello, " ++ name ++ "!"

Основной модуль Main может импортировать этот модуль:

module Main where

import Utils.Strings

main :: IO ()
main = do
  putStrLn "Enter your name:"
  name <- getLine
  putStrLn (greetUser name)

Такая структура делает код масштабируемым и легко тестируемым.

Работа с Haskell Language Server (HLS)

HLS — это сервер языка, обеспечивающий интеллектуальную поддержку Haskell в редакторах. Он предоставляет:

• Проверку типов в реальном времени.
• Подсказки по сигнатурам функций.
• Переход к определению.
• Автоматическое форматирование (через ormolu или fourmolu).
• Обнаружение неиспользуемого кода.
• Интеграцию с тестами и документацией.

После установки GHCup HLS устанавливается автоматически. В Visual Studio Code расширение Haskell активирует его без дополнительной настройки. При открытии проекта с файлом .cabal HLS считывает зависимости и начинает анализировать весь код.

Если HLS не запускается, проверьте наличие файла hie.yaml или корректность структуры проекта. В большинстве случаев проблем не возникает.

Типичные ошибки новичков и как их избежать

1. Отсутствие отступов или неправильная их глубина
   Haskell чувствителен к отступам. Все строки внутри одного блока должны начинаться на одном уровне. Используйте пробелы, а не табуляцию.

2. Пропущенная сигнатура типа
   Хотя Haskell выводит типы автоматически, явное указание сигнатур повышает надежность и упрощает отладку.

3. Попытка использовать переменные вне IO
   Значения, полученные через <-, доступны только внутри блока do. Нельзя использовать их в чистых функциях напрямую.

4. Неправильное имя файла или модуля
   Имя файла должно соответствовать имени модуля. Например, модуль Main должен находиться в файле Main.hs.

5. Забытая компиляция перед запуском
   После изменения кода необходимо пересобрать программу. При использовании cabal run это происходит автоматически.

---