Elixir (язык программирования)

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Elixir
Изображение логотипа
Класс языкаязык функционального программирования, язык, использующий отступы[вд], открытое программное обеспечение и язык программирования
Появился в9 января 2011[2]
РазработчикЖозе Валим[вд]
Расширение файлов.ex или .exs
Выпуск
Испытал влияниеErlang, Ruby и Clojure
ЛицензияApache License 2.0[3]
Сайтelixir-lang.org (англ.)
ПлатформаBEAM[вд]
ОСкроссплатформенность
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Elixir — функциональный, распределённый язык программирования общего назначения, который работает на виртуальной машине Erlang (BEAM). Построен поверх Erlang, что обеспечивает распределённость, отказоустойчивость, исполнение в режиме мягкого реального времени, метапрограммирование с макросами и полиморфизмом, реализованным через протоколы[4]. Использует Erlang/OTP для работы с деревьями процессов[5].

Создан Жозе Валимом (José Valim), ранее являвшимся одним из основных разработчиков фреймворка Ruby on Rails и сооснователем компании Plataformatec[6][7]. Его целью было включить более высокую расширяемость и производительность в Erlang VM, сохраняя совместимость с инструментами и экосистемой Erlang[8].

Возможности

Программы компилируются в байт-код для виртуальной машины Erlang (BEAM)[9]. Каждый элемент программы является выражением[9], функции языка Erlang могут быть вызваны без влияния на время исполнения из-за компиляции байт-кода в Erlang и наоборот.

Метапрограммирование дает возможность прямого манипулирования абстрактным синтаксическим деревом (АСД)[9]. Полиморфизм, реализованный через механизм протоколов, которые, как и в Clojure, обеспечивают механизм диспетчеризации (не стоит путать с множественной диспетчеризацией). Параллельное программирование — без разделения ресурсов, через передачу сообщений (модель акторов)[10]. На практике упор делается на рекурсии и функциях высшего порядка вместо применения циклов, основанных на побочных эффектах. Для реализации простого параллелизма использованы механизмы Erlang с упрощённым синтаксисом (например, Task)[9].

Реализованы ленивые вычисления и асинхронные коллекции с потоками, сопоставление с образцом[9].

Язык поддерживает Unicode и UTF-8-строки. Реализована поддержка документирования кода, по синтаксису напоминающая строки документации языка Python, но в формате Markdown[9].

Описание языка

Типы данных

На низком уровне Elixir использует примитивные типы, доступные в виртуальной машине Erlang. Так, список — всего лишь упорядоченный набор значений.

Elixir имеет следующие встроенные типы данных (см. также типы данных Erlang)[11]:

На основе этих примитивных типов в Elixir, в частности, построены строки и структуры[11].

Модули

На основе встроенных типов данных можно строить более высокоуровневые абстракции. Для построения абстракций данных в языке функционального программирования Elixir используются модули. Например, Keyword является модулем Elixir, а его реализация основана на списке кортежей, и, естественно, с Keyword можно работать и как со списком[12]. Модули являются «чистыми» и не содержат собственного состояния, как, например, объекты в языках, использующих ООП[13].

Например, аналогом "строка".downcase из Ruby в Elixir будет: String.downcase("строка"). Обычно экземпляр абстракции передаётся в функции модуля как первый аргумент.

Модули содержат функции, позволяющие создать абстракцию, делать запросы, а также модифицировать её (путём создания нового экземпляра). Следует заметить, что абстракции не могут содержать скрытых данных — они прозрачны для пользователей модуля. В то же время, модули могут содержать внутренние функции (определяемые с помощью defp), которые недоступны из других модулей[13].

Сравнение с Erlang

Elixir был задуман как улучшение Erlang, в частности, значительного упрощения синтаксиса. Одним из основных отличий является возможность повторного присваивания значений переменных. В Elixir не требуется завершать каждую команду точкой (по примеру Пролога), так как выражения разделяются переводом строки и точкой с запятой (;). В Elixir не требуется экспортировать функции модуля, тогда как в Erlang по умолчанию все функции недоступны из других модулей, если не упомянуты в директиве -export. Тем самым, синтаксис Elixir больше похож на синтаксис Ruby[7].

Использование

Язык программирования Elixir используется для разработки веб-приложений с помощью полнофункциональной экосистемы веб-приложений Phoenix, а также HTTP-сервера Cowboy.[14]

Примеры

Следующие примеры могут быть запущены в оболочке iex или могут быть сохранены в файле и запущены с помощью команды elixir <имя файла>.

Пример классической программы Hello world: 

IO.puts "Hello World!"

Создание нового списка (List) на основе существующего с помощью спискового включения: 

for n <- [1, 2, 3, 4, 5], rem(n, 2) == 1, do: n * n
#=> [1, 9, 25]

Сопоставление с образцом: 

[1, a] = [1, 2]
# a = 2

{:ok, [hello: a]} = {:ok, [hello: "world"]}
# a = "world"

Оператор конвейера (англ. pipe): 

"3" |> String.to_integer() |> Kernel.*(2)
# 6

Бинарные данные и битовые строки[15]: 

bb = <<20, 19, 3>>
# <<20, 19, 3>>
<<b1, b2, b3>> = bb
# <<20, 19, 3>>
b1
# 20
<<a :: 4, b :: 4>> = << 254 >>
# <<254>>
a
# 15
b
# 14

где bb — переменная с двоичными данными из трёх байт b1, b2, b3 (показан синтаксис сопоставления с образцом), а из числа 254 с помощью сопоставления с образцом выделяются в отдельные переменные a и b биты с первого по четвёртый и с пятого по восьмой.

Модули: 

defmodule Fun do
  def fib(0), do: 0
  def fib(1), do: 1
  def fib(n) do 
    fib(n-2) + fib(n-1)  
  end
end

Порождение большого числа процессов в цикле: 

for num <- 1..1000, do: spawn fn -> IO.puts("#{num * 2}") end

Асинхронное выполнение: 

task = Task.async fn -> perform_complex_action() end
other_action()
Task.await task

Внутреннее представление кода: 

quote do: (k = 1; k + 2)    # в результате даёт
{:__block__, [],
 [{:=, [], [{:k, [], Elixir}, 1]},
  {:+, [context: Elixir, import: Kernel], [{:k, [], Elixir}, 2]}]}

Инструментарий

Для работы с проектами на Elixir: создания новых, управления зависимостями, компиляции, тестирования, запуска на выполнение — имеется утилита автоматизации (англ. build tool) под названием Mix. Например, команда mix new myproject создаёт новый проект по шаблону, в результате чего появляется каталог проекта (версия Mix 1.1.1)[16]: 

myproject/
├── config
│   └── config.exs
├── .gitignore
├── lib
│   └── myproject.ex
├── mix.exs
├── README.md
└── test
    ├── myproject_test.exs
    └── test_helper.exs

Где config содержит конфигурацию приложения, lib — исходный код, tests — тесты, mix.exs — конфигурацию проекта.

Примечания

  1. ↑ Release 1.17.3 — 2024.
  2. ↑ https://elixir-lang.org/blog/2014/09/18/elixir-v1-0-0-released/
  3. ↑ https://elixir-lang.org/development.html
  4. ↑ Elixir. José Valim. Дата обращения: 17 февраля 2013. Архивировано 18 апреля 2012 года.
  5. ↑ Thomas, 2014, When Processes Die.
  6. ↑ The core team. Дата обращения: 31 октября 2015. Архивировано из оригинала 14 февраля 2021 года.
  7. ↑ 1 2 Mihalis Tsoukalos, «Elxir: Take a functional swig», Linux Format, issue 203, 2015
  8. ↑ Elixir - A modern approach to programming for the Erlang VM. Дата обращения: 17 февраля 2013. Архивировано 29 ноября 2012 года.
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 Elixir. Дата обращения: 7 сентября 2014. Архивировано 18 апреля 2012 года.
  10. ↑ Loder, Wolfgang. Erlang and Elixir for Imperative Programmers (неопр.). — «Chapter 16: Code Structuring Concepts», section title «Actor Model»: Leanpub, 2015. Архивировано 9 июля 2015 года.
  11. ↑ 1 2 Thomas, 2014, Built-in Types.
  12. ↑ Thomas, 2014, An Aside—What Are Types?.
  13. ↑ 1 2 Jurić, 2019, Data abstractions.
  14. ↑ Создание веб-приложения на Фениксе и Элме. wunsh.ru. 2017-12-22. Дата обращения: 10 декабря 2020. Архивировано 9 мая 2021 года.
  15. ↑ Jurić, 2019, 3. Control flow.
  16. ↑ Thomas, 2014.

Литература

Ссылки