Haxe

Haxe
Класс языка	Мультипарадигмальный
Появился в	2005
Разработчик	Haxe Foundation
Выпуск	4.3.6 (7 августа 2024)[1]
Система типов	статическая, динамическая через аннотации
Испытал влияние	Java, OCaml, ActionScript, MTASC[2], JavaScript и C++
Лицензия	GPL v2, библиотека: MIT
Сайт	haxe.org (англ.)
Платформа	ARM, IA-32, x64
ОС	Android, iOS; Linux, macOS, Windows

Haxe — высокоуровневый кросс-платформенный язык программирования с открытым исходным кодом, а также компилятор, с помощью которого можно создавать приложения и генерировать исходный код для разных платформ, сохраняя единую кодовую базу^[3][4][5][6].

Haxe включает в себя функциональность, поддерживаемую на всех платформах, например: числовые типы данных, строки, массивы, а также поддержку некоторых файловых форматов (xml, zip)^[4][7]. Haxe также включает в себя поддержку специфических API для каждой целевой платформы компилятора.

Код, написанный на языке Haxe, может быть скомпилирован в код JavaScript, C++, Java, JVM, PHP, C#, Python, Lua и Node.js^[8]. Haxe-код также компилируется в SWF, HashLink и Neko, байт-код, а так же может быть выполнен в режиме интерпретации^[8].

Основные пользователи Haxe — это TiVo, Prezi, Nickelodeon, Disney, Mattel, Hasbro, Coca Cola, Toyota и BBC^[9][10]. OpenFL и Flambe — популярные фреймворки Haxe для создания мультиплатформенного контента и программ из единой кодовой базы^[10]. Кроме этого, в данный момент активно развивается Snõwkit^[11]. В связи с всё большим вытеснением технологии Adobe Flash в последние годы в пользу HTML5, Haxe, Unity и другие кросс-платформенные инструменты уделяют последнему всё больше времени, сохраняя обратную поддержку с Adobe Flash Player^[10][12].

Самым значимым аспектом разработки архитектуры Haxe было решение о поддержке Adobe Flash, JavaScript и серверных приложений единой кодовой базой^[13][14]. В типичных веб-проектах разработчики должны использовать множество разных языков, чтобы построить полноценное веб-приложение^[13][14]:

• PHP или другой серверный язык для генерации HTML;
• JavaScript для манипуляций над HTML на стороне клиента;
• ActionScript для графической части, при использовании Flash;
• XML или похожий протокол для коммуникации между компонентами.

Haxe был создан с идеей объединения всех этих компонентов единой кодовой базой, а также упрощения взаимодействия между компонентами приложения^[13][14][15].

В книге, за авторством Николаса Кеннеси (основателя проекта Haxe), указываются первоначальные цели создания Haxe^[13]:

• создать язык более мощный, чем ActionScript 2 или ActionScript 3;
• сделать так, чтобы было легко портировать приложения с ActionScript на Haxe;
• сделать язык, поддерживающий разработку для Flash 6, 7, 8 и 9;
• сделать язык, поддерживающий разработку для JavaScript/AJAX;
• сделать язык, поддерживающий разработку серверно-ориентированных программ, вместо PHP или Java.

Компилятор Haxe разделён на один фронтенд и множество бэкэндов. Фронтенд отвечает за парсинг и проверку типов, применение макросов, общую оптимизацию, различные трансформации кода и создания промежуточного представления кода в виде абстрактного синтаксического дерева (АСД). Каждый из бэкендов отвечает за трансляцию этого АСД в исходный код или байткод целевой платформы.

Компилятор написан на OCaml. Он может быть запущен в режиме сервера для поддержки автодополнения кода в IDE, также в этом режиме поддерживается кэш для уменьшения времени компиляции^[16].

Компилятор Haxe — оптимизирующий компилятор, также использующий подстановку функций, свёртку констант, удаление мёртвого кода (DCE) для оптимизации производительности скомпилированных программ.

Производительность программ, написанных на Haxe, зависит от целевой платформы.

• ActionScript 3: программы, скомпилированные на Haxe, обычно быстрее, чем программы, скомпилированные с помощью Flex SDK ActionScript Compiler.^[17] Однако, используя ActionScript Compiler 2 (ASC2) и грамотно составленный код^[18], можно добиться сравнимой производительности.
• JavaScript: программы, скомпилированные на Haxe, сравнимы по скорости с программами, написанными просто на JavaScript^[19]. OpenFl — самый распространённый фреймворк, который можно запустить на HTML5/JavaScript, но приложения, построенные с помощью этого фреймворка, на текущий момент страдают от потерь производительности на мобильных устройствах^[19].
• C++: программы, скомпилированные на Haxe, работают почти также быстро, как и написанные просто на C++, но приложения, построенные с помощью OpenFL, могут страдать от потерь производительности^[20].

Разработка Haxe началась в октябре 2005^[21], а первая бета-версия была выпущена в феврале 2006. Haxe 1.0 был выпущен в апреле 2006 и поддерживал трансляцию в Adobe Flash, Javascript и Neko.

Haxe был разработан Николасом Хеннесси (Nicolas Cannasse) и другими авторами, и первоначально был назван haXe, потому что это короткое, простое имя, а также «у него есть X в названии» — атрибут, необходимый для того, чтобы новая технология стала успешной, с юмором отмечал автор языка^[22].

Haxe — это преемник ActionScript 2 компилятора MTASC с открытым исходным кодом, также сделанный Николасом Хеннесси^[13][23] и выпущенный под лицензией GNU General Public License версии 2 или выше^[24].

Haxe имеет много общего с ActionScript 3. Компилятор Haxe разрабатывается на языке OCaml, но для того, чтобы писать на Haxe, знаний OCaml не требуется.

Преимущества использования Haxe включают в себя:

• платформо-независимая разработка;
• разработка на высокоуровневом языке программирования;
• возможность использовать, как целевую платформу, передовые C#.NET и Adobe AIR;
• возможность разработки для устройств, поддерживающих только C++^[25].

Рекомендуемая IDE для разработки на Haxe — это FlashDevelop^[13], которая поддерживает ActionScript 2, 3 и Haxe, как основные языки с подсветкой синтаксиса, автодополнением кода и другими возможностями^[13][26]. Эта IDE также поддерживает сворачивание кода, рефакторинг и интерактивную отладку.^[27]

Для того, чтобы использовать уже существующий код, сообщество открытого ПО создало конверторы исходного кода для:

• ActionScript 3 в Haxe^[28],
• C# в Haxe^[29].

Язык Haxe можно транслировать в байткод различных виртуальных машин, таких как Adobe Flash Player и Neko, а также в исходные коды ActionScript 3, JavaScript, включая экспериментально поддерживаемые C++ и C#. Эта стратегия «компиляции» в различные исходные коды была разработана под вдохновение парадигмы «один раз написать, запускать где угодно». Данная стратегия также позволяет выбирать программисту наилучшую платформу для работы программ.

Haxe — это объектно-ориентированный язык общего назначения, с поддержкой механизма обработки исключений и вывода типов для параметров классов. Также языком и библиотеками поддерживаются обобщённое программирование, рефлексия, итераторы и функциональное программирование^[34]. Haxe также, в отличие от многих других языков, одновременно поддерживает и статическую и динамическую типизацию. Компилятор может проверять вывод типов и выдавать ошибки времени компиляции, но также разработчики могут выключить эту проверку, и положиться на динамическую проверку типов целевой платформы.

Язык Haxe похож на ECMAScript, хотя практически любой код на ECMAScript не сможет быть скомпилирован на Haxe без модификации. В отличие от ECMAScript, Haxe — компилируемый язык. Haxe был создан под влиянием ActionScript, Java, и OCaml^[14].

Так как Haxe был основан на ActionScript 3, он поддерживает все функции Flash API, хотя и требует лучше оформленный код и более высокие стандарты разработки, нежели компиляторы Adobe.

Эта программа напишет «Hello World» после компиляции и запуска:

class Main {
    static function main() {
        trace("Hello World");
    }
}

Проверить этот код можно, сохранив его в файл с именем Main.hx и запустив компилятор Haxe со следующими параметрами: haxe -main Main --interp. Эта команда запустит Haxe Compiler в режиме интерпретации кода и выведет на экран терминала Main.hx:3: Hello world.

Haxe — статически типизированный язык. Он имеет богатую систему типов, включая классы, интерфейсы, функциональные типы, анонимные типы, алгебраические типы данных (ADT, называемые «перечислениями» в Haxe), а также абстрактные типы данных. Классы, алгебраические типы данных и функциональные типы поддерживают параметрический полиморфизм, основанный на стирании типов, в других объективно-ориентированных языках часто называемый «Дженериками».

Haxe включает с себя поддержку ограниченного полиморфизма и полиморфизма подтипов.

К тому же, Haxe поддерживает структурную типизацию и номинальную типизацию. Для облегчения работы программистов и без ущерба безопасности типов, Haxe поддерживает вывод типов, который во многих случаях позволяет не писать типы вручную.

Классы (ключевое слово «class») в Haxe похожи на таковые в Java или AS3. Их полями могут быть методы, статические переменные класса или свойства экземпляра класса. Haxe поддерживает атрибуты доступа «public» и «private», а также более продвинутые методы контроля доступа (ACL, ссылки), которые описываются аннотациями. Методы и статические переменные с постоянным значением могут быть встроены с помощью ключевого слова «inline».

Интерфейсы в Haxe похожи на интерфейсы Java.

interface ICreature {
    public var birth:Date;
    public var name:String;

    public function age():Int;
}

class Fly implements ICreature {
    public var birth:Date;
    public var name:String;
    
    public function age():Int return Date.now().getFullYear() - birth.getFullYear();
}

Перечисляемые типы — это ключевая особенность языка. Перечисления могут иметь собственные параметры, а также быть рекурсивными^[35]. Они похожи на алгебраические типы данных, как таковые в языках вроде ML или Haskell. Строго говоря, это правильные типы-суммы, при условии, что типы‑произведения, включенные в них, обязаны быть определены внутри этих типов-сумм. Это значит, что перечисления не просто именованные «магические числа», как в большинстве языков, ими можно элегантно решать сложные архитектурные проблемы:

enum Color {
    red;
    green;
    blue;
    rgb( r : Int, g : Int, b : Int );
}

class Colors {
    static function toInt ( c : Color ) : Int {
        return switch ( c ) {
            case red: 0xFF0000;
            case green: 0x00FF00;
            case blue: 0x0000FF;
            case rgb(r, g, b): (r << 16) | (g << 8) | b;
        }
    }
    static function validCalls() {
        var redint = toInt(Color.red);
        var rgbint = toInt(Color.rgb(100, 100, 100));
    }
}

Haxe также поддерживает параметрические перечисляемые типы. Примером могут послужить реализация типов Option, Either и ConsList, причем ConsList ещё и рекурсивный:

enum Option<T> {
    Some(v:T);
    None;
}

enum Either<T,U> {
    Left(v:T);
    Right(v:U);
}

enum ConsList<T> {
    Nil;
    Cons(head:T,tail:ConsList<T>);
}

Документация на сайте указывает^[36], что Haxe также поддерживает обобщённые алгебраические типы (GADT), но не приводит пример создания такового.

Анонимные типы определяются с помощью явного описания их структуры, им также можно назначить псевдоним, используя определение типа (ключевое слово «typedef»):

typedef Anon = { a:Int, b:String, c:Float->Void };

Функциональные типы являются объектами первого класса в Haxe. Они описываются, используя стрелки между типами аргументов, и между типами и возвращаемым значением, как и в многих других функциональных языках. Однако, в отличие от Haskell или семейства ML, не все функции в Haxe унарные (функции с одним аргументом), по умолчанию они не могут быть частично применены. Таким образом сигнатуры типов в следующих примерах имеют отличное от вышеупомянутых языков значение.

Тип F — это функция, которая принимает Int и String как аргументы и возвращает Float как результат.

В языках, где существуют только унарные функции, этот тип означал бы функцию, которая принимает Int как аргумент и возвращает функцию типа String->Float.

Типы F2 и F3 описывают один и тот же тип. Они оба описывают бинарные функции, которые возвращают бинарную функцию типа F. Для F2 описывается случай использования функционального типа внутри другого определения.

typedef F = Int->String->Float;

typedef F2 = Int->String->F;
typedef F3 = Int->String->(Int->String->Float);

Концепция, названная абстрактные типы, — это последнее дополнение в систему типов Haxe. Они позволяют повторно использовать существующие типы для специфических целей, например, реализации типов для единиц измерения, при этом сильно уменьшая возможность смешивания разных систем (например мили и километры). Термин «абстрактный тип» в контексте языка Haxe имеет другое значение, в отличие от обычных абстрактных типов.

Следующий пример предполагает, что метрическая система используется по умолчанию, а конвертация в мили необходима, чтобы поддерживать устаревшие данные. Haxe способен автоматически преобразовывать мили в километры, но не в обратную сторону.

abstract Kilometer(Float) {
    public function new(v:Float) this = v;
}
 
abstract Mile(Float) {
    public function new(v:Float) this = v;
    @:to public inline function toKilometer():Kilometer return (new Kilometer(this / 0.62137));
}
 
class Test {
  static var km:Kilometer;
  static function main(){
    var one100Miles = new Mile(100);
    km = one100Miles;
 
    trace(km); // 160.935
  }
}

Пример показывает, что не обязательно делать явное преобразование km = one100Miles; для использования корректных единиц.

Структурная типизация играет важную роль во многих функциональных языках программирования и, в то же время, довольно малую в распространенных ООП языках. В отличие от номинальной системы типов, равенство двух типов определяется не равенством каких-либо имён типа, а скорее устройством типа. Структурные типы можно рассматривать как неявные интерфейсы:

class FooBar {

   public var foo:Int;
   public var bar:String;

   public function new(){ foo=1; bar="2";}

   function anyFooBar(v:{foo:Int,bar:String}) trace(v.foo);

   static function test(){
        var fb = new FooBar();
        fb.anyFooBar(fb);
        fb.anyFooBar({foo:123,bar:"456"});
   }
}

Также, на платформе Haxe:

• Neko
• OpenFL

Другие языки, компилирующиеся в JavaScript:

• Dart
• Opa
• CoffeeScript
• TypeScript
• Scala^[37]

Другие мультиплатформенные языки:

• Monkey
• Vala

• Официальный сайт Haxe
• Официальная книга по Haxe