Mónada ST en Haskell: STRef, STArray

Haskell tiene una librería muy completa, con muchas estructuras de datos y, en este caso, mónadas muy interesantes. En este caso vamos a hablar de la mónada ST. ST son las siglas de State Threads. Fueron definidas por Simon Peyton-Jones en un paper de 1994 y son una forma muy curiosa que tiene Haskell de permitirnos escribir código con estructuras de datos mutables. La gracia está en que se garantiza que es imposible que la mutabilidad interna que hay dentro de la mónada ST salga al exterior, de modo que de cara al exterior son funciones puras igualmente. Esta mónada no sirve para comunicarse con el exterior como sí sirve IO pero si podemos usar ST antes que IO, mejor.

STRef

La estructura más fundamental es STRef, que permite tener una variable mutable dentro de Haskell. Las funciones que permiten su manejo son newSTRef, readSTRef, writeSTRef y modifySTRef. Creo que es bastante evidente para qué sirve cada una, pero veamos un ejemplo práctico.

Vamos a hacer una función que sume todos los elementos de una lista. Existen varias formas de hacerlo de forma pura en Haskell:

Una versión recursiva

Una versión más compacta

En un lenguaje de programación imperativo sin embargo posiblemente haríamos algo parecido a esto:

Con ST podemos hacer código que se parezca a la versión imperativa, lo cuál es útil en determinados algoritmos y también si queremos ganar eficiencia.

Lo primero que tenemos que hacemos es ejecutar la mónada ST con runST y a continuación la función. Allí creamos una variable mutable con valor inicial 0. Después lanzamos forM_ que itera sobre cada elemento de la lista xs ejecutando para cada elemento la función que llama a modifySTRef que ejecuta a su vez la función que suma el valor del acumulador con el valor del elemento actual de la lista.

Por último, la función finaliza devolviendo el valor de x.

Como veis, el código no tiene nada que ver a las otras versiones de Haskell y tiene un gran parecido con la versión de Java. No obstante, el código sigue siendo puro, sin efectos colaterales.

STArray

Pero no solo tenemos STRef, también tenemos STArray que es un array de tamaño fijo con estas mismas propiedades. Las funciones básicas son newListArray, readArray, writeArray y getElems.

Por ejemplo, podemos implementar el algoritmo de Bubble Sort de forma imperativa con STArray:



La mónada ST junto con las funciones de Control.Monad nos permiten escribir código que parece imperativo y con mutabilidad, sin perder la pureza y la seguridad de Haskell.

¿Qué pasa con Elixir?

Desde hace un tiempo oigo a bastante gente hablar de Elixir. Elixir es un lenguaje de programación de propósito general que vio la luz en 2011. Con bastantes aspectos de un lenguaje de programación funcional y dinámico, está especificamente diseñado para manejar la concurrencia. Se ejecuta sobre la máquina virtual BEAM, originalmente diseñada para Erlang y es capaz de ejecutar código métodos escritos en Erlang sin ninguna complicación extra. Además dispone de un sistema de compilación llamado mix, un gestor de paquetes llamado hex y la forma de escribir documentación es similar a Python (existe help(método), ¡aleluya!). Elixir además dispone de hot swapping, es decir, permite cambiar el código en ejecución sin necesidad de parar el programa. También le caracteriza tener un buen soporte a operaciones asíncronas.

¿Es Elixir el nuevo Ruby?

Mucha gente ha querido llamar a Elixir el Erlang escrito bonito. Muchos lo comparan con Ruby pues sí que comparten alguna característica común en su sintaxis y una filosofía en general de simplicidad. Además Elixir es mucho más rápido y está mucho mejor diseñado para concurrencia y aplicaciones tolerantes a fallos (como su hermano mayor Erlang).

Sin embargo, ¿es justo comparar Ruby con Elixir?

Entra Phoenix en acción

Mucha de la popularidad de Ruby se la debe a su framework Rails. Usado por una gran cantidad de sitios en la web, supuso para muchos su primer contacto con Ruby y la razón de que se quedasen aprendiendo el lenguaje.

Curiosamente, Elixir también tiene un framework web que atrae a desarrolladores. Se trata de Phoenix.

Phoenix se presenta como un framework para la nueva web. Aplicaciones realtime, tolerantes a fallos y de alto rendimiento sin perder las facilidades y comodidades de frameworks anteriores. La gente que lo ha usado cuenta maravillas. ¿Has usado Phoenix? Cuéntanos tu experiencia en los comentarios.

Probando Elixir con su REPL

Elixir viene con un REPL, es decir, una terminal donde línea a línea podemos ir introduciendo código Elixir. Se ejecuta con el comando iex.

Podemos hacer un hola mundo con IO.puts.

Podemos probar a definir un módulo de suma:

Lo que se ve en amarillo es el bytecode compilado para BEAM del módulo Adder

Aunque llegado el momento quizá nos interese crear alguna función anónima.

Es fácil encontrar documentación en español sobre Elixir si deseas investigar más sobre el tema.

Sin duda Elixir parece interesante. ¿Será un mero hype o dentro de unos años Elixir será uno de los lenguajes más populares? Ciertas webs han empezado a recomendar echar un vistazo a Elixir y Phoenix si queremos crear una nueva aplicación web.