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https://hdl.handle.net/1822/34743
Título: | Um estudo sobre a correspondência entre programação funcional com continuações e programação imperativa Single assignment |
Autor(es): | Ferreira, Tiago Alexandre da Costa |
Orientador(es): | Pinto, Luís F. Frade, M. J. |
Data: | 2014 |
Resumo(s): | No universo das linguagens de programação existe uma diversidade
grande de paradigmas, frequentemente motivados pela necessidade
da resolução computacional de novos problemas, em novos contextos.
Dois destes paradigmas, que atraem a atenção de programadores
e cientistas da computação desde os primórdios das linguagens de
programação, são o paradigma imperativo e o paradigma funcional.
Estes dois paradigmas assentam em ideias bastante diferentes. O
paradigma imperativo baseia-se numa noção de estado e em programas
que são sequências de comandos cuja execução vai provocando
alterações ao estado. Por sua vez, o paradigma funcional baseia-se na
noção matemática de função e a execução de programas (uma coleção
de funções) corresponde ao cálculo do valor de uma expressão,
envolvendo as funções definidas no programa.
No entanto, existem fragmentos do paradigma imperativo e do paradigma
funcional que podem ser relacionados. De facto, o formato
Single-Assignment (SA), do lado imperativo, e o formato Continuation-
Passing Style (CPS), do lado funcional, que são usados como linguagens
“intermédias” no processo de compilação de linguagens de programação
mais abstratas, por facilitarem e agilizarem processos de
optimização na geração de código máquina eficiente correspondem,
na essência, a uma mesma linguagem.
Neste trabalho estuda-se de uma forma detalhada a relação entre
programação imperativa no formato SA e programação funcional no
formato CPS.
Recorrendo a uma linguagem imperativa simples para representar
o formato SA e a um subconjunto do λ-calculus para o formato CPS,
construímos, entre eles, uma bijeção sintática (ao nível dos programas)
e semântica (ao nível da execução de programas). Um resultado
destas bijeções é que o formato SA pode ser pensado como uma certa
escolha de representantes de classe para a noção de α-equivalência
para programas imperativos correspondente a essa mesma noção para
λ-termos
Durante o trabalho, foi ainda desenvolvida uma pequena ferramenta
computacional, implementada na linguagem Haskell, que permitiu
testar e animar os diversos conceitos envolvidos no estudo. In the universe of programming languages there is a wide range of paradigms that are often motivated by the need to solve new computational problems, in new contexts. Two of these paradigms, which have drawn programmers and computer scientists’ attention since the beginnig of programming languages, are the imperative programming paradigm and the functional programming paradigm. Both paradigms are built upon different ideas. The imperative programming paradigm is based on the notion of state, its programs are built by sequencing multiple commands, and execution generates state changes. The functional programming paradigm is based on the notion of mathematical function (a program is a collection of functions) and program execution corresponds to the evaluation of expressions (involving the functions defined in the program). Nevertheless, there are fragments within the imperative programing paradigm and the functional programming paradigm that can be related. The Single Assignment (SA) form, on the imperative programming paradigm, and the Continuation-Passing Style (CPS) form in the functional programming paradigm, are used as “intermediate” languages in the compilation process of more abstract languages, due to the fact that they simplify and make more agile the processes of optimization when it comes to the genaration of efficient machine code, they are in its essence the same language. In this work we study in detail the relationship between imperative programming in the SA form and functional programming in the CPS form. Using a simple imperative language to represent the SA form and a subset of λ-calculus in CPS form, we built between them a syntatic bijection (at code level) and a semantic bijection (at program execution level). We concluded that the SA form can be tought as a certain choice of class representatives in the notion of α-equivalence in imperative programs that matches that same notion in λ-terms. During this work, we developed a small computational tool using the Haskell language which allowed us to simulate multiple concepts that are involved in the study. |
Tipo: | Dissertação de mestrado |
Descrição: | Dissertação de mestrado em Matemática e Computação |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/34743 |
Acesso: | Acesso aberto |
Aparece nas coleções: | BUM - Dissertações de Mestrado DMA - Dissertações de mestrado |
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