Die Programmiersprache Clean und Uniqueness Typing

Die Programmiersprache Clean und
Uniqueness Typing
Julian Biendarra
Fortgeschrittene Konzepte der funktionalen Programmierung
Sommersemester 2015
TU München
27. Mai 2015
Abbildung: http://xkcd.com/1312
Clean
Abbildung: http://xkcd.com/1312
Gliederung
1
Hello World!
2
Clean
3
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
4
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz
Einführung
Theorie
5
Uniqueness Typing in Clean
Attribute und Variablen
Propagation
Curried Funktionsanwendung
6
I/O in Clean
Beispiel
Hash Lets
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
3 / 26
Gliederung
1
Hello World!
2
Clean
3
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
4
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz
Einführung
Theorie
5
Uniqueness Typing in Clean
Attribute und Variablen
Propagation
Curried Funktionsanwendung
6
I/O in Clean
Beispiel
Hash Lets
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
4 / 26
Hello World!
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
5 / 26
Hello World!
Hello World in Haskell
module Main where
Hello World in Clean
module helloworld
main :: IO ()
main = putStr "Hello World!\n"
Start :: String
Start = "Hello World!\n"
Hello World with Clean I/O
module helloworldlong
import StdEnv
Start :: ∗ World -> ∗ World
Start filesys0
| closeok = filesys2
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(console, filesys1) = stdio filesys0
console1 = fwrites ("Hello World!\n") console
(closeok, filesys2) = fclose console1 filesys1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
5 / 26
Hello World!
Hello World in Haskell
module Main where
Hello World in Clean
module helloworld
main :: IO ()
main = putStr "Hello World!\n"
Start :: String
Start = "Hello World!\n"
Hello World with Clean I/O
module helloworldlong
import StdEnv
Start :: ∗ World -> ∗ World
Start filesys0
| closeok = filesys2
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(console, filesys1) = stdio filesys0
console1 = fwrites ("Hello World!\n") console
(closeok, filesys2) = fclose console1 filesys1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
5 / 26
Hello World!
Hello World in Haskell
module Main where
Hello World in Clean
module helloworld
main :: IO ()
main = putStr "Hello World!\n"
Start :: String
Start = "Hello World!\n"
Hello World with Clean I/O
module helloworldlong
import StdEnv
Start :: ∗ World -> ∗ World
Start filesys0
| closeok = filesys2
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(console, filesys1) = stdio filesys0
console1 = fwrites ("Hello World!\n") console
(closeok, filesys2) = fclose console1 filesys1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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5 / 26
Gliederung
1
Hello World!
2
Clean
3
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
4
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz
Einführung
Theorie
5
Uniqueness Typing in Clean
Attribute und Variablen
Propagation
Curried Funktionsanwendung
6
I/O in Clean
Beispiel
Hash Lets
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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6 / 26
Clean
http://clean.cs.ru.nl/Clean
rein funktionale Programmiersprache
entwickelt 1984 an der University of Nijmegen
basiert auf Manipulation von Graphen (sog. Term Graph Rewriting Systems)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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7 / 26
Gliederung
1
Hello World!
2
Clean
3
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
4
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz
Einführung
Theorie
5
Uniqueness Typing in Clean
Attribute und Variablen
Propagation
Curried Funktionsanwendung
6
I/O in Clean
Beispiel
Hash Lets
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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8 / 26
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
Fibonacci-Zahlen
fib
fib
fib
fib
:: Int -> Int
0 = 0
1 = 1
n = fib (n − 1) + fib (n − 2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
9 / 26
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
Fibonacci-Zahlen
Haskell/Clean
fib :: Int -> Int
fib 0 = 0
fib 1 = 1
fib n = fib (n − 1) + fib (n − 2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
9 / 26
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
Mehrere Funktionsparameter
Haskell
add :: Int -> Int -> Int
add a b = a + b
Clean
add :: Int Int -> Int
add a b = a + b
Typklassen
Haskell
max :: (Ord a) => a -> a -> a
Clean
max :: a a -> a | Ord a
Haskell
sum :: (Num a) => [a] -> a
sum [] = 0
sum (x:xs) = x + sum xs
Julian Biendarra
Clean
sum :: [a] -> a | +, zero a
sum [] = zero
sum [x:xs] = x + sum xs
Clean & Uniqueness Typing
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10 / 26
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
Mehrere Funktionsparameter
Haskell
add :: Int -> Int -> Int
add a b = a + b
Clean
add :: Int Int -> Int
add a b = a + b
Typklassen
Haskell
max :: (Ord a) => a -> a -> a
Clean
max :: a a -> a | Ord a
Haskell
sum :: (Num a) => [a] -> a
sum [] = 0
sum (x:xs) = x + sum xs
Julian Biendarra
Clean
sum :: [a] -> a | +, zero a
sum [] = zero
sum [x:xs] = x + sum xs
Clean & Uniqueness Typing
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10 / 26
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
Mehrere Funktionsparameter
Haskell
add :: Int -> Int -> Int
add a b = a + b
Clean
add :: Int Int -> Int
add a b = a + b
Typklassen
Haskell
max :: (Ord a) => a -> a -> a
Clean
max :: a a -> a | Ord a
Haskell
sum :: (Num a) => [a] -> a
sum [] = 0
sum (x:xs) = x + sum xs
Julian Biendarra
Clean
sum :: [a] -> a | +, zero a
sum [] = zero
sum [x:xs] = x + sum xs
Clean & Uniqueness Typing
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10 / 26
Gliederung
1
Hello World!
2
Clean
3
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
4
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz
Einführung
Theorie
5
Uniqueness Typing in Clean
Attribute und Variablen
Propagation
Curried Funktionsanwendung
6
I/O in Clean
Beispiel
Hash Lets
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
11 / 26
Referenzielle Transparenz
engl. referential transparency
Der gleiche Ausdruck muss bei jeder Auswertung das gleiche Ergebnis haben.
Funktion inc
int inc(int n) {
return n + 1;
}
Beispiel
inc(3)
> 4
inc2(3)
> 4
int one = 1;
one = 2
inc(3)
> 4
inc2(3)
> 5
int inc2(int n) {
return n + one;
}
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
12 / 26
Referenzielle Transparenz
engl. referential transparency
Der gleiche Ausdruck muss bei jeder Auswertung das gleiche Ergebnis haben.
Funktion inc
int inc(int n) {
return n + 1;
}
Beispiel
inc(3)
> 4
inc2(3)
> 4
int one = 1;
one = 2
inc(3)
> 4
inc2(3)
> 5
int inc2(int n) {
return n + one;
}
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
12 / 26
Referenzielle Transparenz
engl. referential transparency
Der gleiche Ausdruck muss bei jeder Auswertung das gleiche Ergebnis haben.
Funktion inc
int inc(int n) {
return n + 1;
}
Beispiel
inc(3)
> 4
inc2(3)
> 4
int one = 1;
one = 2
inc(3)
> 4
inc2(3)
> 5
int inc2(int n) {
return n + one;
}
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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12 / 26
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz erfüllt?
int fget2c(FILE∗ file)
{
int a = fgetc(file);
int b = fgetc(file);
return a + b;
}
zu schützende Variablen werden als unique bezeichnet
unique Variablen dürfen max. 1 Referenz auf sich haben
Referenzielle Transparenz erfüllt?
fget2c :: ∗ File -> (Int, ∗ File)
fget2c file0 =
let (a, file1) = fgetc file0
(b, file2) = fgetc file1
in (a + b, file2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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13 / 26
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz erfüllt? Nein!
int fget2c(FILE∗ file)
{
int a = fgetc(file);
int b = fgetc(file);
return a + b;
}
zu schützende Variablen werden als unique bezeichnet
unique Variablen dürfen max. 1 Referenz auf sich haben
Referenzielle Transparenz erfüllt?
fget2c :: ∗ File -> (Int, ∗ File)
fget2c file0 =
let (a, file1) = fgetc file0
(b, file2) = fgetc file1
in (a + b, file2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
13 / 26
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz erfüllt? Nein!
int fget2c(FILE∗ file)
{
int a = fgetc(file);
int b = fgetc(file);
return a + b;
}
zu schützende Variablen werden als unique bezeichnet
unique Variablen dürfen max. 1 Referenz auf sich haben
Referenzielle Transparenz erfüllt?
fget2c :: ∗ File -> (Int, ∗ File)
fget2c file0 =
let (a, file1) = fgetc file0
(b, file2) = fgetc file1
in (a + b, file2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
13 / 26
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz erfüllt? Nein!
int fget2c(FILE∗ file)
{
int a = fgetc(file);
int b = fgetc(file);
return a + b;
}
zu schützende Variablen werden als unique bezeichnet
unique Variablen dürfen max. 1 Referenz auf sich haben
Referenzielle Transparenz erfüllt?
fget2c :: ∗ File -> (Int, ∗ File)
fget2c file0 =
let (a, file1) = fgetc file0
(b, file2) = fgetc file1
in (a + b, file2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
13 / 26
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz erfüllt? Nein!
int fget2c(FILE∗ file)
{
int a = fgetc(file);
int b = fgetc(file);
return a + b;
}
zu schützende Variablen werden als unique bezeichnet
unique Variablen dürfen max. 1 Referenz auf sich haben
Referenzielle Transparenz erfüllt? Ja!
fget2c :: ∗ File -> (Int, ∗ File)
fget2c file0 =
let (a, file1) = fgetc file0
(b, file2) = fgetc file1
in (a + b, file2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
13 / 26
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz erfüllt? Nein!
int fget2c(FILE∗ file)
{
int a = fgetc(file);
int b = fgetc(file);
return a + b;
}
zu schützende Variablen werden als unique bezeichnet
unique Variablen dürfen max. 1 Referenz auf sich haben
fget2c :: ∗ File -> (Int, ∗ File)
fget2c file0 =
let (a, file1) = fgetc file0
(b, file2) = fgetc file0
in (a + b, file2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
13 / 26
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz erfüllt? Nein!
int fget2c(FILE∗ file)
{
int a = fgetc(file);
int b = fgetc(file);
return a + b;
}
zu schützende Variablen werden als unique bezeichnet
unique Variablen dürfen max. 1 Referenz auf sich haben
Uniqueness von file0 verletzt!
fget2c :: ∗ File -> (Int, ∗ File)
fget2c file0 =
let (a, file1) = fgetc file0
(b, file2) = fgetc file0
in (a + b, file2)
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
13 / 26
Uniqueness als Attribut
Uniqueness als Attribut des Typs einer Variable:
Notation
non-unique
unique
vereinfacht [11]
type×
type•
Clean
type
∗
type
Uniqueness-Variable
typeu
u:type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
×
w
const :: t u −→ s v −→ t u [w ≤ u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
14 / 26
Uniqueness als Attribut
Uniqueness als Attribut des Typs einer Variable:
Notation
non-unique
unique
vereinfacht [11]
type×
type•
Clean
type
∗
type
Uniqueness-Variable
typeu
u:type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
×
w
const :: t u −→ s v −→ t u [w ≤ u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
14 / 26
Uniqueness als Attribut
Uniqueness als Attribut des Typs einer Variable:
Notation
non-unique
unique
vereinfacht [11]
type×
type•
Clean
type
∗
type
Uniqueness-Variable
typeu
u:type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
×
w
const :: t u −→ s v −→ t u [w ≤ u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
14 / 26
Uniqueness als Attribut
Uniqueness als Attribut des Typs einer Variable:
Notation
non-unique
unique
vereinfacht [11]
type×
type•
Clean
type
∗
type
Uniqueness-Variable
typeu
u:type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
×
w
const :: t u −→ s v −→ t u [w ≤ u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
14 / 26
Uniqueness als Attribut
Uniqueness als Attribut des Typs einer Variable:
Notation
non-unique
unique
vereinfacht [11]
type×
type•
Clean
type
∗
type
Uniqueness-Variable
typeu
u:type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
×
w
const :: t u −→ s v −→ t u [w ≤ u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
14 / 26
Uniqueness-Attribut als Typ
Idee: • und × sind Typen wie Int Char
Problem: Was ist ein Wert vom Typ •?
Lösung:
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
15 / 26
Uniqueness-Attribut als Typ
Idee: • und × sind Typen wie Int Char
Problem: Was ist ein Wert vom Typ •?
Lösung:
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
15 / 26
Uniqueness-Attribut als Typ
Idee: • und × sind Typen wie Int Char
Problem: Was ist ein Wert vom Typ •?
Lösung:
Kinds sind die „Typen der Typen“
∗ konkreter Typ
T Typ ohne Uniqueness-Attribut
U Uniqueness-Attribut: • oder ×
Attr :: T -> U -> ∗
Julian Biendarra
konstruiert konkrete Typen
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
15 / 26
Uniqueness-Attribut als Typ
Idee: • und × sind Typen wie Int Char
Problem: Was ist ein Wert vom Typ •?
Lösung:
Kinds sind die „Typen der Typen“
∗ konkreter Typ
T Typ ohne Uniqueness-Attribut
U Uniqueness-Attribut: • oder ×
Attr :: T -> U -> ∗
Julian Biendarra
konstruiert konkrete Typen
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
15 / 26
Uniqueness-Attribut als Typ
Idee: • und × sind Typen wie Int Char
Problem: Was ist ein Wert vom Typ •?
Lösung:
Kinds sind die „Typen der Typen“
∗ konkreter Typ
T Typ ohne Uniqueness-Attribut
U Uniqueness-Attribut: • oder ×
Attr :: T -> U -> ∗
Julian Biendarra
konstruiert konkrete Typen
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
15 / 26
Uniqueness-Attribut als Typ
Idee: • und × sind Typen wie Int Char
Problem: Was ist ein Wert vom Typ •?
Lösung:
Kinds sind die „Typen der Typen“
∗ konkreter Typ
T Typ ohne Uniqueness-Attribut
U Uniqueness-Attribut: • oder ×
Attr :: T -> U -> ∗
Julian Biendarra
konstruiert konkrete Typen
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
15 / 26
Uniqueness-Attribut als Typ
Idee: • und × sind Typen wie Int Char
Problem: Was ist ein Wert vom Typ •?
Lösung:
Kinds sind die „Typen der Typen“
∗ konkreter Typ
T Typ ohne Uniqueness-Attribut
U Uniqueness-Attribut: • oder ×
Attr :: T -> U -> ∗
Julian Biendarra
konstruiert konkrete Typen
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
15 / 26
Uniqueness-Attribut als Typ
Idee: • und × sind Typen wie Int Char
Problem: Was ist ein Wert vom Typ •?
Lösung:
Kinds sind die „Typen der Typen“
∗ konkreter Typ
T Typ ohne Uniqueness-Attribut
U Uniqueness-Attribut: • oder ×
Attr :: T -> U -> ∗
Julian Biendarra
konstruiert konkrete Typen
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
15 / 26
Gliederung
1
Hello World!
2
Clean
3
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
4
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz
Einführung
Theorie
5
Uniqueness Typing in Clean
Attribute und Variablen
Propagation
Curried Funktionsanwendung
6
I/O in Clean
Beispiel
Hash Lets
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
16 / 26
Uniqueness-Attribute und -Variablen
Notation
non-unique
unique
necessarily unique
vereinfacht [11]
type×
type•
–
Clean
type
∗
type
∗
type
Uniqueness-Variable
anonyme Uniqueness-Variable
typeu
–
u:type
.type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
const :: u:t -> w:(v:s -> u:t), [w <= u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
17 / 26
Uniqueness-Attribute und -Variablen
Notation
non-unique
unique
necessarily unique
vereinfacht [11]
type×
type•
–
Clean
type
∗
type
∗
type
Uniqueness-Variable
anonyme Uniqueness-Variable
typeu
–
u:type
.type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
const :: u:t -> w:(v:s -> u:t), [w <= u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
17 / 26
Uniqueness-Attribute und -Variablen
Notation
non-unique
unique
necessarily unique
vereinfacht [11]
type×
type•
–
Clean
type
∗
type
∗
type
Uniqueness-Variable
anonyme Uniqueness-Variable
typeu
–
u:type
.type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
const :: u:t -> w:(v:s -> u:t), [w <= u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
17 / 26
Uniqueness-Attribute und -Variablen
Notation
non-unique
unique
necessarily unique
vereinfacht [11]
type×
type•
–
Clean
type
∗
type
∗
type
Uniqueness-Variable
anonyme Uniqueness-Variable
typeu
–
u:type
.type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
const :: u:t -> w:(v:s -> u:t), [w <= u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
17 / 26
Uniqueness-Attribute und -Variablen
Notation
non-unique
unique
necessarily unique
vereinfacht [11]
type×
type•
–
Clean
type
∗
type
∗
type
Uniqueness-Variable
anonyme Uniqueness-Variable
typeu
–
u:type
.type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
const :: u:t -> w:(v:s -> u:t), [w <= u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
17 / 26
Uniqueness-Attribute und -Variablen
Notation
non-unique
unique
necessarily unique
vereinfacht [11]
type×
type•
–
Clean
type
∗
type
∗
type
Uniqueness-Variable
anonyme Uniqueness-Variable
typeu
–
u:type
.type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
const :: u:t -> w:(v:s -> u:t), [w <= u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
17 / 26
Uniqueness-Attribute und -Variablen
Notation
non-unique
unique
necessarily unique
vereinfacht [11]
type×
type•
–
Clean
type
∗
type
∗
type
Uniqueness-Variable
anonyme Uniqueness-Variable
typeu
–
u:type
.type
Uniqueness-Bedingung
[w ≤ u]
[w <= u]
Beispiel
const :: u:t -> w:(v:s -> u:t), [w <= u]
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
17 / 26
Uniqueness Propagation
head
head :: [∗ a] -> ∗ a
head [x:xs] = x
heads
heads :: [∗ a] -> (∗ a, ∗ a)
heads list = (head list, head list)
Uniqueness von a verletzt
a unique ⇒ [a] unique
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
18 / 26
Uniqueness Propagation
head
head :: [∗ a] -> ∗ a
head [x:xs] = x
heads
heads :: [∗ a] -> (∗ a, ∗ a)
heads list = (head list, head list)
Uniqueness von a verletzt
a unique ⇒ [a] unique
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
18 / 26
Uniqueness Propagation
head
head :: [∗ a] -> ∗ a
head [x:xs] = x
heads
heads :: [∗ a] -> (∗ a, ∗ a)
heads list = (head list, head list)
Uniqueness von a verletzt
a unique ⇒ [a] unique
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
18 / 26
Uniqueness Propagation
head
head :: [∗ a] -> ∗ a
head [x:xs] = x
heads
heads :: [∗ a] -> (∗ a, ∗ a)
heads list = (head list, head list)
Uniqueness von a verletzt
a unique ⇒ [a] unique
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
18 / 26
Uniqueness Propagation
head
head :: ∗ [∗ a] ->
head [x:xs] = x
∗
a
heads
heads :: [∗ a] -> (∗ a, ∗ a)
heads list = (head list, head list)
Uniqueness von a verletzt
a unique ⇒ [a] unique
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
18 / 26
Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec :: Char
∗
File ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
somefile ::
∗
Julian Biendarra
File
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
19 / 26
Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec :: Char
∗
File ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
somefile ::
∗
Julian Biendarra
File
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
19 / 26
Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File Char ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
somefile ::
∗
Julian Biendarra
File
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
19 / 26
Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File Char ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
fwritec somefile :: u:(Char ->
Julian Biendarra
∗
File)
Clean & Uniqueness Typing
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19 / 26
Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File Char ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
fwritec somefile :: Char ->
Julian Biendarra
∗
File
Clean & Uniqueness Typing
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Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File Char ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
fwritec somefile :: Char ->
Julian Biendarra
∗
File
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Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File Char ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
writeParallel (fwritec somefile) :: (∗ File,
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
∗
File)
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Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File Char ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
(fwritec somefile 'a', fwritec somefile 'b')
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File Char ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
(fwritec somefile 'a', fwritec somefile 'b')
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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19 / 26
Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File Char ->
∗
File
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
fwritec somefile :: u:(Char ->
Julian Biendarra
∗
File)
Clean & Uniqueness Typing
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19 / 26
Uniqueness bei curried Anwendung von
Funktionen
fwritec
fwritec ::
∗
File ->
∗
(Char ->
∗
File)
writeParallel
writeParallel :: (Char -> ∗ File) -> (∗ File,
writeParallel f = (f 'a', f 'b')
∗
File)
Beispiel
fwritec somefile :: u:(Char ->
Julian Biendarra
∗
File)
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Gliederung
1
Hello World!
2
Clean
3
Syntax-Vergleich Haskell ↔ Clean
4
Uniqueness Typing
Referenzielle Transparenz
Einführung
Theorie
5
Uniqueness Typing in Clean
Attribute und Variablen
Propagation
Curried Funktionsanwendung
6
I/O in Clean
Beispiel
Hash Lets
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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20 / 26
I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
readCharList
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
readCharList
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
readCharList
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
readCharList
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
readCharList
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
readCharList
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
readCharList
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
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I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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21 / 26
I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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21 / 26
I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
catFile
catFile :: String ∗ env -> ∗ env | FileSystem env
catFile filename filesys0
| readok && closeok0 && closeok1 = filesys4
| otherwise = abort "I/O Error"
where
(readok, file0, filesys1) =
fopen filename FReadText filesys0
(charList, file1) = readCharList file0
(closeok0, filesys2) = fclose file1 filesys1
(console0, filesys3) = stdio filesys2
console1 = fwrites (toString charList) console0
(closeok1, filesys4) = fclose console1 filesys3
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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21 / 26
I/O Beispiel: cat in Clean
readCharList liest Datei als Liste von Chars ein
catFile schreibt Inhalt von Datei auf stdout
Start ruft catFile auf
Start
Start :: ∗ World -> ∗ World
Start world = catFile "test.txt" world
Julian Biendarra
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21 / 26
Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList ohne Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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22 / 26
Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList ohne Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(readok, c, file1) = freadc file0
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
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22 / 26
Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(cs, file2) = readCharList file1
Julian Biendarra
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22 / 26
Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file1)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(cs, file2) = readCharList file1
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22 / 26
Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(cs, file2) = readCharList file1
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22 / 26
Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file)
| otherwise = ([c : cs], file2)
where
(cs, file2) = readCharList file1
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Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file)
# (cs, file) = readCharList file
| otherwise = ([c : cs], file2)
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Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file)
# (cs, file) = readCharList file
| otherwise = ([c : cs], file2)
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Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file)
# (cs, file) = readCharList file
| otherwise = ([c : cs], file)
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Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file0
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file)
# (cs, file) = readCharList file
| otherwise = ([c : cs], file)
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Hash Lets
# x = x + 1
Syntactic Sugar für Definitionen mit where
Scope: ab nächster Zeile über alle folgenden Hash Lets und Guards
lesbarer Code (vergleichbar mit imperativen Programm)
readCharList mit Hash Lets
readCharList :: ∗ File -> ([Char], ∗ File)
readCharList file
# (readok, c, file) = freadc file
| not readok = ([], file)
# (cs, file) = readCharList file
| otherwise = ([c : cs], file)
Julian Biendarra
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Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit!
module fragen
Start :: String
Start = "Fragen?\n"
Julian Biendarra
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27. Mai 2015
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Quellen I
Achten, Peter: Clean for Haskell98 Programmers – A Quick Reference Guide.
http://www.mbsd.cs.ru.nl/publications/papers/2007/
achp2007-CleanHaskellQuickGuide.pdf, 2007.
Abgerufen am 09.05.2015.
Achten, Peter und Martin Wierich: A Tutorial to the Clean Object I/O Library – Version
1.2.
http:
//clean.cs.ru.nl/download/supported/ObjectIO.1.2/doc/tutorial.pdf,
2004.
Abgerufen am 17.04.2015.
Barendsen, Erik und Sjaak Smetsers: Conventional and uniqueness typing in graph rewrite
systems.
In: Shyamasundar, Rudrapatna K. (Herausgeber): Foundations of Software Technology and
Theoretical Computer Science, Band 761 der Reihe Lecture Notes in Computer Science,
Seiten 41–51. Springer Berlin Heidelberg, 1993.
Barendsen, Erik und Sjaak Smetsers: Uniqueness typing for functional languages with graph
rewriting semantics.
Mathematical Structures in Computer Science, 6:579–612, 1996.
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
24 / 26
Quellen II
Brus, Tom, Marko van Eekelen, Maarten van Leer und Rinus Plasmeijer: Clean – A
language for functional graph rewriting.
In: Kahn, Gilles (Herausgeber): Functional Programming Languages and Computer
Architecture, Band 274 der Reihe Lecture Notes in Computer Science, Seiten 364–384.
Springer Berlin Heidelberg, 1987.
Eekelen, Marko van, Sjaak Smetsers und Rinus Plasmeijer: Graph rewriting semantics for
functional programming languages.
In: Dalen, Dirk van und Marc Bezem (Herausgeber): Computer Science Logic, Band 1258
der Reihe Lecture Notes in Computer Science, Seiten 106–128. Springer Berlin Heidelberg,
1997.
Koopman, Pieter: Functional Programming in Clean – An Appetizer.
http://www.inf.ufsc.br/~jbosco/tutorial.html.
Abgerufen am 17.04.2015.
Koopman, Pieter, Rinus Plasmeijer, Marko van Eekelen und Sjaak Smetsers: Functional
Programming in Clean.
http://www.mbsd.cs.ru.nl/papers/cleanbook/CleanBookI.pdf, 2002.
Part 1.
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
25 / 26
Quellen III
Plasmeijer, Rinus und Marko van Eekelen: Functional Programming and Parallel Graph
Rewriting.
Addison-Wesley, 1993.
Plasmeijer, Rinus, Marko van Eekelen und John van Groningen: Clean language report –
Version 2.2.
http://clean.cs.ru.nl/download/doc/CleanLangRep.2.2.pdf, 2011.
Abgerufen am 17.04.2015.
Vries, Edsko de, Rinus Plasmeijer und David M. Abrahamson: Uniqueness Typing
Simplified.
In: Chitil, Olaf, Zoltán Horváth und Viktória Zsók (Herausgeber): Implementation and
Application of Functional Languages, Band 5083 der Reihe Lecture Notes in Computer
Science, Seiten 201–218. Springer Berlin Heidelberg, 2008.
Julian Biendarra
Clean & Uniqueness Typing
27. Mai 2015
26 / 26

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