Il linguaggio di programmazione funzionale Haskell: cos’è e come funziona?

Sono sempre esistiti diversi approcci nello sviluppo software: i paradigmi di programmazione determinano, ad esempio, il modo in cui i programmi vengono scritti e i codici di programma strutturati. Uno degli approcci più popolari è la programmazione funzionale, che a sua volta è una sotto-forma dell’approccio dichiarativo in cui sono descritti solo i risultati e non i passaggi che conducono ad essi. Un rappresentante affermato di questa categoria è il linguaggio di programmazione Haskell, che ha preso il nome dal matematico statunitense Haskell Brooks Curry.

Nel nostro articolo vi spiegheremo cos’è esattamente Haskell, in che modo questo linguaggio differisce dagli altri linguaggi di programmazione e per quali progetti è più adatto.

Haskell è un linguaggio di programmazione puramente funzionale, la cui prima versione è stata pubblicata nel 1990 e che prende il nome dal matematico Haskell Brooks Curry, il quale gettò le basi per i linguaggi di programmazione funzionale con il suo lavoro sulla logica combinatoria (tra il 1920 e il 1960). Haskell si basa sul calcolo lambda (linguaggio formale per l’analisi delle funzioni), motivo per cui la lettera greca lambda adorna anche il logo ufficiale del linguaggio.

I programmi scritti in Haskell sono sempre rappresentati come funzioni matematiche, per cui queste funzioni non hanno mai effetti collaterali o secondari. Con lo stesso input, ogni funzione utilizzata fornisce sempre lo stesso risultato e non cambia mai lo stato di un programma. Il valore di un’espressione o il risultato di una funzione dipende pertanto solo dai parametri di input correnti. Non ci sono costruzioni linguistiche imperative per programmare una sequenza di istruzioni in Haskell.

Dopo la sua pubblicazione, Haskell è diventato una sorta di standard per i linguaggi di programmazione funzionale. In seguito sono stati sviluppati numerosi derivati del linguaggio funzionale, tra cui Parallel Haskell, Eager Haskell, Haskell++ o Eden, strettamente correlati ad Haskell. Anche alcuni linguaggi di programmazione completamente nuovi si basano su Haskell. Tra questi troviamo, ad esempio, il linguaggio universale Python, uno dei più importanti e moderni linguaggi di programmazione Internet, il quale ha adottato la notazione lambda e la sintassi dell’elaborazione dell’elenco Haskell.

Per sviluppare e mantenere grandi progetti software sono necessari molto lavoro, tempo e denaro. I linguaggi di programmazione funzionale come Haskell possono fornire sollievo in merito. Haskell sa essere particolarmente convincente grazie ai seguenti vantaggi:

• la produttività degli sviluppatori può essere notevolmente aumentata
• il codice del software Haskell è breve, chiaro e di facile manutenzione
• le applicazioni Haskell sono meno soggette ad errori e offrono un’elevata affidabilità
• il divario “semantico” tra programmatore e linguaggio è minimo

Haskell è quindi ideale come linguaggio di programmazione per una vasta gamma di applicazioni, ad esempio, si adatta particolarmente ai programmi che dovrebbero offrire un alto grado di modificabilità e facilità di manutenzione. I suoi punti di forza diventano evidenti anche quando si tratta di sviluppare specifiche o prototipi che possono essere effettivamente eseguiti e quindi testati e sottoposti a debug.

In particolar modo nei settori in cui è richiesta la mappatura esatta degli algoritmi matematici, la scelta del linguaggio di programmazione ricade spesso su Haskell. Esempi tipici sono le applicazioni per la sicurezza della rete, i framework di specifiche per sistemi integrati o i programmi per la modellazione di calcoli matematici complessi.

Come linguaggio di programmazione puramente funzionale Haskell si distingue da molti altri linguaggi. Sono significative, in special modo, le differenze con i linguaggi che si basano sul paradigma della programmazione imperativa: i programmi scritti in linguaggi imperativi eseguono sequenze di istruzioni. Lo stato di queste istruzioni può cambiare durante l’esecuzione, ad esempio cambiando le variabili. Le strutture del flusso di controllo garantiscono che le istruzioni possano essere eseguite più volte.

Nell’approccio funzionale su cui si basa Haskell, il software non fornisce istruzioni dirette al computer su come fare qualcosa. Al contrario, viene descritto il problema o la sua soluzione. Le variabili non sono dinamiche: una variabile con il valore “1” ha un valore permanente di “1” in Haskell e in altri linguaggi funzionali e non può essere semplicemente modificata. Le funzioni servono solo allo scopo di calcolare ed emettere il risultato.

L’apprendimento di Haskell può ripagare per diversi motivi: da un lato, permette di programmare le proprie soluzioni software in Haskell, a condizione che il linguaggio sia adatto come base. Dall’altro lato, se ci si deve occupare di applicazioni di terze parti scritte in Haskell si arriva preparati. Poiché Haskell è anche una specie di standard per i linguaggi di programmazione funzionale, vale la pena imparare anche se si desidera sviluppare un know-how generale nella programmazione funzionale.

Come in molti altri linguaggi, sono disponibili due opzioni per l’elaborazione del codice Haskell: in batch con un compilatore e in modo interattivo con un interprete. Un sistema interattivo ha il vantaggio di fornire una riga di comando adatta in cui è possibile sperimentare e valutare direttamente le espressioni. Per una semplice introduzione al linguaggio di programmazione Haskell, è quindi preferibile in ogni caso. Uno dei rappresentanti più noti del programma, è l’interprete Hugs che non è più attivamente sviluppato. In alternativa GHC (Glasgow Haskell Compiler) offre il pratico pacchetto completo, composto da un interprete e un compilatore Haskell.

Il seguente codice snippet fornisce un semplice esempio di come funziona Haskell:

Nella riga 1 del codice viene dichiarata la funzione Haskell, che dovrebbe avere integer (numeri interi) come valori di input e output. La funzione è specificatamente definita nella riga 2: vengono aggiunti due argomenti, il risultato dell’aggiunta deve essere mostrato. I due valori “2” e “5” sono forniti come input. L’esecuzione di questo snippet porta al seguente output: