user interface - ¿Es posible la programación de GUI funcional?




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Recientemente he detectado el error de FP (tratando de aprender Haskell), y me ha impresionado mucho lo que he visto hasta ahora (funciones de primera clase, evaluación perezosa y todos los demás beneficios). No soy un experto todavía, pero ya he empezado a encontrar que es más fácil razonar "funcionalmente" que imperativamente para los algoritmos básicos (y tengo problemas para volver a donde tengo que hacerlo).

Sin embargo, la única área en la que la FP actual parece ser plana es la programación GUI. El enfoque de Haskell parece ser simplemente envolver los imperativos kits de herramientas de GUI (como GTK + o wxWidgets) y usar bloques "do" para simular un estilo imperativo. No he usado F #, pero tengo entendido que hace algo similar al usar OOP con clases .NET. Obviamente, hay una buena razón para esto: la programación actual de GUI se trata de IO y efectos secundarios, por lo que la programación puramente funcional no es posible con la mayoría de los marcos actuales.

Mi pregunta es, ¿es posible tener un enfoque funcional para la programación GUI? Me cuesta imaginar cómo se vería esto en la práctica. ¿Alguien sabe de algún marco, experimental o no, que pruebe este tipo de cosas (o incluso cualquier marco que esté diseñado desde cero para un lenguaje funcional)? ¿O es la solución simplemente usar un enfoque híbrido, con OOP para las partes de la GUI y FP para la lógica? (Solo lo pregunto por curiosidad: me encantaría pensar que FP es "el futuro", pero la programación de GUI parece un agujero bastante grande de llenar).


El enfoque de Haskell parece ser simplemente envolver los imperativos kits de herramientas de GUI (como GTK + o wxWidgets) y usar bloques "do" para simular un estilo imperativo

Ese no es realmente el "enfoque de Haskell", así es como se vincula de manera más directa con los imperativos juegos de herramientas GUI, a través de una interfaz imperativa. Haskell simplemente tiene enlaces bastante prominentes.

Existen varios enfoques moderadamente maduros, o más experimentales puramente funcionales / declarativos para las GUI, principalmente en Haskell, y que utilizan principalmente la programación reactiva funcional.

Algunos ejemplos son:

Para aquellos de ustedes que no están familiarizados con Haskell, Flapjax, http://www.flapjax-lang.org/ es una implementación de programación reactiva funcional sobre JavaScript.


Mi pregunta es, ¿es posible tener un enfoque funcional para la programación GUI?

Las palabras clave que busca son "programación reactiva funcional" (FRP).

Conal Elliott y algunos otros han hecho un poco de una industria casera al tratar de encontrar la abstracción correcta para FRP. Hay varias implementaciones de conceptos de FRP en Haskell.

Podría considerar comenzar con el documento más reciente de "Programación reactiva funcional de Push-Pull" de Conal, pero hay varias otras implementaciones (más antiguas), algunas vinculadas desde el sitio haskell.org . Conal tiene una habilidad especial para cubrir todo el dominio, y su documento se puede leer sin hacer referencia a lo que vino antes.

Para tener una idea de cómo se puede utilizar este enfoque para el desarrollo de GUI, es posible que desee ver Fudgets , que aunque en la Fudgets se está Fudgets un poco, al diseñarse a mediados de los años 90, presenta un enfoque sólido de FRP al diseño de GUI.


Desde que se hizo esta pregunta por primera vez, la programación reactiva funcional se ha hecho un poco más generalizada por Elm.

Sugiero visitarlo en http://elm-lang.org , que también tiene algunos tutoriales interactivos realmente excelentes sobre cómo crear una GUI en el navegador totalmente funcional.

Le permite crear GUI completamente funcionales donde el código que necesita para suministrarse consiste solo en funciones puras. Personalmente, me resultó mucho más fácil acceder a los distintos marcos de la GUI de Haskell.


La charla de Elliot sobre FRP se puede encontrar here .

Además, no es realmente una respuesta, sino un comentario y algunos pensamientos : de alguna manera el término "GUI funcional" parece un poco como un oxímoron (pureza e IO en el mismo término).

Pero mi vago entendimiento es que la programación funcional de la GUI se trata de definir de forma declarativa una función dependiente del tiempo que toma la entrada del usuario (real) dependiente del tiempo y produce una salida de la GUI dependiente del tiempo.

En otras palabras, esta función se define como una ecuación diferencial declarativa, en lugar de por un algoritmo que utiliza imperativamente el estado mutable.

Por lo tanto, en FP convencional, se usan funciones independientes del tiempo, mientras que en FRP se usan funciones dependientes del tiempo como bloques de construcción para describir un programa.

Pensemos en simular una bola en un resorte con el que el usuario pueda interactuar. La posición de la bola es la salida gráfica (en la pantalla), el usuario que empuja la bola es una pulsación de tecla (entrada).

La descripción de este programa de simulación en FRP (según mi entendimiento) se realiza mediante una única ecuación diferencial (declarativamente): aceleración * masa = - estiramiento de resorte * constante de resorte + Fuerza ejercida por el usuario.

Aquí hay un video en ELM que ilustra este punto de vista.


La programación funcional puede haber pasado de cuando estaba en la universidad, pero como recuerdo, el punto principal de un sistema de programación funcional era detener al programador creando cualquier "efecto secundario". Sin embargo, los usuarios compran software debido a los efectos secundarios que se crean, por ejemplo, la actualización de una interfaz de usuario.


Los lenguajes de marcas como XUL le permiten construir una GUI de manera declarativa.



Realmente diría que la programación funcional (F #) es una herramienta mucho mejor para la programación de la interfaz de usuario que, por ejemplo, C #. Solo necesitas pensar el problema de manera un poco diferente.

Discuto este tema en mi libro de programación funcional en el Capítulo 16, pero hay un extracto gratuito disponible , que muestra (IMHO) el patrón más interesante que puede usar en F #. Digamos que desea implementar el dibujo de rectángulos (el usuario presiona el botón, mueve el mouse y suelta el botón). En F #, puedes escribir algo como esto:

let rec drawingLoop(clr, from) = async { 
   // Wait for the first MouseMove occurrence 
   let! move = Async.AwaitObservable(form.MouseMove) 
   if (move.Button &&& MouseButtons.Left) = MouseButtons.Left then 
      // Refresh the window & continue looping 
      drawRectangle(clr, from, (move.X, move.Y)) 
      return! drawingLoop(clr, from) 
   else
      // Return the end position of rectangle 
      return (move.X, move.Y) } 

let waitingLoop() = async { 
   while true do
      // Wait until the user starts drawing next rectangle
      let! down = Async.AwaitObservable(form.MouseDown) 
      let downPos = (down.X, down.Y) 
      if (down.Button &&& MouseButtons.Left) = MouseButtons.Left then 
         // Wait for the end point of the rectangle
         let! upPos = drawingLoop(Color.IndianRed, downPos) 
         do printfn "Drawn rectangle (%A, %A)" downPos upPos }

Este es un enfoque muy imperativo (en el estilo pragmático habitual de F #), pero evita el uso de un estado mutable para almacenar el estado actual del dibujo y para almacenar la ubicación inicial. Aunque se puede hacer aún más funcional, escribí una biblioteca que lo hace como parte de mi tesis de maestría, que debería estar disponible en mi blog en los próximos días.

La programación reactiva funcional es un enfoque más funcional, pero me resulta un poco más difícil de usar, ya que se basa en características de Haskell bastante avanzadas (como las flechas). Sin embargo, es muy elegante en un gran número de casos. Su limitación es que no puede codificar fácilmente una máquina de estados (que es un modelo mental útil para programas reactivos). Esto es muy fácil usando la técnica F # arriba.


Una de las ideas que abren la mente detrás de la Programación reactiva funcional es tener una función de manejo de eventos que produzca AMBAS reacciones a los eventos Y la siguiente función de manejo de eventos. Por lo tanto, un sistema en evolución se representa como una secuencia de funciones de manejo de eventos.

Para mí, el aprendizaje de Yampa se convirtió en un punto crucial para lograr que las funciones produzcan funciones correctamente. Hay algunos buenos papeles sobre Yampa. Recomiendo The Yampa Arcade:

http://www.cs.nott.ac.uk/~nhn/Talks/HW2003-YampaArcade.pdf (diapositivas, PDF) http://www.cs.nott.ac.uk/~nhn/Publications/hw2003.pdf (artículo completo, PDF)

Hay una página wiki en Yampa en Haskell.org

http://www.haskell.org/haskellwiki/Yampa

Página de inicio original de Yampa:

http://www.haskell.org/yampa (desafortunadamente está roto en este momento)


Ya sea que esté en un lenguaje híbrido funcional / OO como F # u OCaml, o en un lenguaje puramente funcional como Haskell, donde los efectos secundarios están relegados a la mónada IO, es principalmente el caso que una tonelada del trabajo requerido para administrar una GUI es mucho más como un "efecto secundario" que como un algoritmo puramente funcional.

Dicho esto, se ha realizado una investigación realmente sólida en las GUI funcionales . Incluso hay algunos (en su mayoría) kits de herramientas funcionales como Fudgets o FranTk .





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