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Il primo User Group in Umbria sul mondo .Net

Paolo Possanzini

June 2009 - Posts

  • A C# way to functional programming (parte 2)

     

    Riprendiamo da dove eravamo arrivati, e scriviamo il nostro primo metodo funzionale.
    Implementiamo i metodi IsMatch e ForAll visti nell’esempio del post precedente.

    Per prima cosa abbiamo bisogno di dichiarare una classe statica, infatti i nostri metodi saranno degli extension methods inoltre facciamo in modo tale che il nostro metodo lavori sulle collezioni di oggetti.

     public static class PatternMatchingExtensions
    {
    ...
    }

    Inseriamo a questo punto la dichiarazione dell’extension method IsMatch

    [Description("Search for items that match the pattern. Use Regular Expressions to check the pattern")]
    public static IEnumerable<string> IsMatch(this IEnumerable<string> items, string pattern)
    {
    
    ...
    
    }

    come vediamo, il nostro primo metodo estende una lista di stringhe per effettuare la ricerca e restituisce una lista di stringhe.
    Il codice a questo punto è abbastanza semplice:

     

       [Description("Search for items that match the pattern. Use Regular Expressions to check the pattern")]
        public static IEnumerable<string> IsMatch(this IEnumerable<string> items, string pattern)
        {
          if (string.IsNullOrEmpty(pattern))
            throw new ArgumentNullException("pattern");
    
          Regex rx = new Regex(pattern);
          List<string> result = new List<string>();
          foreach (string item in items)
            if (!string.IsNullOrEmpty(item))
              if (rx.IsMatch(item))
                result.Add(item);
    
          return result;
        } 

    Si tratta di un banalissimo metodo che cicla la lista e restituisce il risultato memorizzato in una nuova lista.
    Ovviamente potevamo scriverlo anche in maniera più coincisa utilizzando la sintassi di linq.

    Spingiamoci ancora un pochino più avanti e creiamo un overload del metodo IsMatch

      [Description("Search for items that match the pattern. Use Regular Expressions to check the pattern")]
        public static IEnumerable<T> Match<T>(this IEnumerable<T> items, Func<T, string> selector, string pattern)
        {
          if (string.IsNullOrEmpty(pattern))
            throw new ArgumentNullException("pattern");
    
          if (selector == null)
            throw new ArgumentNullException("selector");
    
          Regex rx = new Regex(pattern);
          List<T> result = new List<T>();
          foreach (T item in items)
            if (item != null)
              if (rx.IsMatch(selector(item)))
                result.Add(item);
    
          return result;
        }

    Come vediamo in questo overload abbiamo esteso una lista di oggetti generici di cui attualmente non conosciamo il tipo. Abbiamo affidato il compito di ricavare il valore su cui verrà effettuato il match al metodo selector che si appoggia al delegato Func<T, string> per poi valutare tutto come prima attraverso il pattern.
    Chi ha letto il mio post su Generici, Extension Methods e lambda expression sa perfettamente che non ci sarà bisogno di indicare nessun tipo mentre utilizziamo questo extension method perchè il compilatore è in grado di inferire tutti i tipi generici che utilizziamo. Quindi l’utilizzo del nostro nuovo metodo sarà:

    ( facciamo finta di avere una lista di oggetti customers con una proprietà Address)

    List<customers> cust = new List<customers>();
    
    ...
    
    cust.IsMatch(c => c.Address, ".*Annunzio.*");

    stiamo cercando direttamente nella proprietà address attraverso una regex tutte le vie che hanno la parola “Annunzio” al loro interno.
    Bene, scriviamo il metodo ForAll

    Anche in questo caso dobbiamo estendere una lista di oggetti ed anche in questo caso sceglieremo IEnumerable<T> come tipo base.

        [Description("Iterate throw the entire list of elements and call the action method foreach element in the list")]
        public static IEnumerable<T> ForAll<T>(this IEnumerable<T> collection, Do<T> action)
        {
          foreach (T item in collection) action(item);
          return collection;
        }

    Il delegato Do<T> ci permetterà di inserire una lambda expression. La firma del delegato è:

    public delegate void Do<T>(T item);

    Come vedete il metodo ForAll è ancora più semplice del metodo IsMatch, infatti è semplicemente un foreach che richiama la nostra lambda expression.
    In questo caso non manipoliamo direttamente i dati e quindi invece di ritornare void ritorniamo gli stessi dati che abbiamo avuto in ingresso, e quindi IEnumerable<T>.

    Torniamo all’esempio della prima parte:
    Immaginiamo che dobbiamo cercare tutti i customers con indirizzo “Annunzio” e dobbiamo modificare il CAP a 06100 per poi salvare il risultato nel DB.

    List<customers> cust = new List<customers>();
    
    ...
    
    cust.IsMatch(c => c.Address, ".*Annunzio.*")
    .ForAll(c => c.CAP = "06100");

    Con linq avremmo dovuto scrivere qualcosa di più complesso di così.
    Ovviamente il segreto è avere una libreria di metodi già pronti da essere utilizzati in modo funzionale, come abbiamo visto infatti la maggior parte delle funzioni del framework .Net non è pensata per la programmazione funzionale semplicemente.

    Da quello che ho letto e trovato, il team di F# oltre ovviamente a definire la sintassi il compilatore etc. del nuovo linguaggio ha scritto molti metodi che possono essere utilizzati con questo paradigma di programmazione.
    Scrivere una libreria di funzioni in C# come abbiamo visto non è difficile e può essere utilizzata come libreria di base per lo sviluppo di applicazioni generiche permettendoci di sostituire anche i foreach con delle banalissime labda expressions.

    Ritorniamo ancora una volta al nostro esempio e degli indirizzi che contengono la parola “Annunzio” vogliamo quelli che contengono la città Perugia, in quel caso inseriamo un flag per indicare che il cliente è un cliente locale. (l’esempio è assolutamente tirato ad indovinare)

    List<customers> cust = new List<customers>();
    
    ...
    
    cust.IsMatch(c => c.Address, ".*Annunzio.*")
    .ForAll(c => c.CAP = "06100")
    .IsMatch(c => c.Citta, "Perugia")
    .ForAll(c => c.Locale = true);

    Come possiamo vedere la scrittura non si interrompe ed ogni istruzione riparte dal risultato della istruzione precedente.
    Spero di avervi stuzzicato l’appetito, come è successo a me la prima volta che ho visto questo modo di scrivere codice.

    E spero che qualcuno di voi sia così interessato da darmi una mano a scrivere la prima libreria per la programmazione funzionale in C#.
    Ovviamente poi la postiamo su code Plex

  • A C# way to functional programming (parte 1)

     

    C# è un vero linguaggio di programmazione multi-paradigma, possiamo adottare cioè stili (paradigmi) diversi di programmazione senza dover cambiare linguaggio.
    Con l’introduzione nel corso del tempo di alcune caratteristiche al linguaggio, possiamo adottare anche la programmazione funzionale direttamente con il linguaggio C#.

    La programmazione funzionale è uno stile di programmazione in cui il flusso di esecuzione del programma assume la forma di una serie di valutazioni di funzioni. Questo paradigma di programmazione viene solitamente utilizzato nello sviluppo di applicazioni matematiche e in ambiti accademici, ma vedremo che ha i suoi vantaggi anche nella programmazione di applicazioni più classiche, limitando la quantità di codice da scrivere e rendendo più testabili e leggibili i nostri metodi.

    C’è da dire che a breve uscirà in versione RTM un vero e proprio linguaggio dedicato a questo paradigma di programmazione: F#.

    Vediamo che cosa ci serve per iniziare ad utilizzare questo paradigma di programmazione in C#.

    • Microsoft .Net Framework 3.5 (ovviamente con SP1 è meglio ma non è indispensabile)
    • Visual Studio 2008 (non mi ripeto sul discorso del SP)

    A livello di conoscenze tecniche, al fine di capire pienamente il funzionamento di tutto dobbiamo conoscere:

    • Delegati e loro utilizzi attraverso lambda expressions e metodi anonimi.
    • Generics
    • Extension Methods

    A livello di programmatore/utente vedremo che è possibile “ignorare” alcuni dettagli.

    Prima di iniziare a sviluppare è necessario darsi alcune semplici regole che dovremo rispettare durante lo sviluppo dei nostri metodi:

    • Ogni metodo deve essere auto-esaustivo, ovvero non deve fare affidamento a variabili esterne a livello di classe o a livello di ambiente
    • Ogni parametro necessario all’esecuzione dei metodi deve essere passato come argomento dei metodi.
    • Ogni metodo deve avere sempre un valore di ritorno ( non scriveremo mai un metodo “void” per capirci)
    • Ogni metodo verrà scritto sotto forma di extension method.

    Queste regole possono inizialmente sembrare limitative ma vedremo che ci aprono un mondo di possibilità che adesso non riusciamo ad immaginare.
    La cosa migliore è iniziare da un esempio.

    Immaginiamo di avere una lista di stringhe e di voler trovare alcune stringhe attraverso le regular expression.

       1:     List<string> lista = new List<string>();
       2:   
       3:        Regex rx = new Regex(pattern);
       4:        List<string> risultato = new List<string>();
       5:   
       6:        foreach (string ss in lista)
       7:          if (rx.IsMatch(ss))
       8:            risultato.Add(ss);


    Il framework ci mette già a disposizione tutto quello che ci serve, ecco il nostro codice in C# classico: Come vediamo sono appena 5 righe di codice, con il framework 3.5 e l’introduzione di linq possiamo utilizzare un’altra sintassi di programmazione che assomiglia di più alla programmazione funzionale.
    I metodi a supporto di Linq infatti rispondono esattamente ai nostri requisiti e quindi utilizzando una lambda-expression possiamo scrivere

     


       1:  Regex rx = new Regex(pattern);
       2:  var result = (from s in lista
       3:     where rx.IsMatch(s)
       4:     select s).ToList();

    oppure

       1:  Regex rx = new Regex(pattern);
       2:     lista.Where(s => rx.IsMatch(s)); 

     

    Il metodo Where è un metodo (come abbiamo già detto) adatto alla programmazione funzionale
    Il problema però con i metodi di Linq è che possono essere utilizzati in modo molto semplice e produttivo se vogliamo fare delle ricerche, delle selezioni.
    Se dobbiamo scrivere delle operazioni che eseguono delle azioni le cose diventano notevolmente più complicate.

    Se per esempio vogliamo scrivere semplicemente il risultato sulla console dobbiamo necessariamente creare un foreach e al suo interno inserire il comando di scrittura sulla console.

       1:  Regex rx = new Regex(pattern);
       2:     var result = lista.Where(s => rx.IsMatch(s));
       3:     foreach (string s in result)
       4:     Console.WriteLine(s);

     

     

    Voi direte: vabbè, dovè il problema? Nessun problema, solo che potrei semplicemente scrivere:

     


       1:     lista.IsMatch(pattern)
       2:     .ForAll(s => Console.WriteLine(s));

     

    La cosa più interessante di tutte è che dopo il ForAll potrei inserire altre azioni o ricerche che lavorano sul risultato precedente.
    E’ questo il bello della programmazione funzionale.

  • Generics + Extension Methods + Lambda Expression = Wow!!

     

    Studiando F# mi sono chiesto se si potessero applicare alcuni dei suoi principi al mondo C#, per introdurre la programmazione funzionale nelle nostre applicazioni in modo graduale.
    Quindi ho iniziato a scrivere alcuni Extension Methods che mimassero il comportamento di F#.

    Dopo alcuni tentativi ho scoperto una cosa molto interessante su come il motore inferente del compilatore C# risolve i generics.

    Prendiamo per esempio questo metodo:


    public static IEnumerable<TResult> Map<T,TResult>(this IEnumerable<T> items, Func<T,TResult> selector)

    si lo so, non è così immediato, però per capirne il funzionamento dobbiamo vedere necessariamente tutto insieme. 
    Il metodo MAP è uno dei fondamenti della programmazione funzionale in genere ed è ovviamente presente anche in F#.
    Si occupa di eseguire una operazione su una collection di oggetti e ritornare una versione modificata della collection stessa.

    Vediamo un mezzo alla volta:

    1. Metodo: Map<T,TResult>(
      Map utilizza 2 generics, T rappresenta il tipo di ingresso e TResult rappresenta il tipo di uscita.
    2. 1° Argomento: this IEnumerable<T> items
      Il primo argomento stabilisce su quale oggetto posso applicare il mio extension method.
    3. 2° Argomento: Func<T,TResult> selector
      il secondo argomento ci permette di scrivere una lambda expression per manipolare il nostro oggetto T e restituire un nuovo oggetto di tipo differente.
    4. Valore di ritorno: IEnumerable<TResult>
      Il valore di ritorno è una nuova collection di oggetti del tipo TResult.

     

    Prendiamo in esame questo esempio:

    List<string> list = new List<string>();
    list.AddRange(new string[]{“1”,”2”,”3”});

    list.Map<string,int>(s => int.Parse(s));

    In questo esempio utilizziamo l’extension method per convertire un array di stringhe in un array di interi. (Non è importante come è implementato internamente il metodo Map di cui ho fornito solo la firma. Poichè ci interessa come il compilatore inferisce i tipi)
    Ma va scritto proprio così? La risposta è no, ovviamente la scrittura di cui sopra non è errata e nessuno ci vieta di utilizzarla, però esiste una forma + compatta.

    Infatti, non è necessario specificare il tipo T in quanto l’intellisense si accorge che stiamo estendendo un oggetto che eredita da IEnumerable<string> e quindi utilizza il tipo interno dell’IEnumerable e lo assegna al tipo generico T.

    La cosa veramente interessante è che siccome abbiamo inserito una lambda expression all’interno degli argomenti del metodo, il tipo generico TResult viene inferito dal tipo del risultato della lambda expression,
    Quindi nel nostro caso il compilatore sa esattamente che T è un string e TResult è un int.

    Il nostro metodo si trasforma quindi in:

    list.Map(s => int.Parse(s));

    Abbiamo scritto un metodo generico che può essere richiamato senza indicare i tipi dei generics.
    Vi anticipo che si possono inferire in modo automatico + di 2 generics…

    Aspetto vostri commenti !!

    Ciao

  • F# – Un nuovo modo di scrivere software in .Net

     

    Vi invito a visionare questo filmato dove Luca Bolognese, Lead Program Manager per il team del C# e del progetto LINQ a Redmond,
    presenta al PDC 2008 il nuovo linguaggio di programmazione F#.

    http://channel9.msdn.com/pdc2008/TL11/

    A me è piaciuto un sacco e sinceramente sto già facendo qualche esperimento con la beta2.

    Buona Visione.

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