Introduzione alla programmazione funzionale

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Perché le monadi sono un fondamentale strumento pratico

Le monadi sono fondamentali perchè permettono di comporre qualsiasi tipo di programma.

Programmi

Un programma è modellato da una funzione

program: A -> B

ovvero program è un programma con input di tipo A e che produce un output di tipo B.

Composizione di programmi

Due programmi g: A -> B e f: B -> C possono essere composti in un programma h se e solo se il tipo dell'output del primo programma coincide con il tipo di input del secondo programma

h: A -> C
h = compose(f, g)

Type constructor

Un type constructor è una feature di un linguaggio formale tipizzato che construisce nuovi tipi da tipi esistenti.

Esempi: Array<A>, Option<A>, Task<A>

Programmi impuri

Un programma impuro è un programma in cui il codominio è un type constructor M

program: A -> M<B>

ovvero program è un programma con input di tipo A , che produce un output di tipo B e che nel farlo produce un effetto M.

Funtori

Dato un type constructor M, una istanza di funtore per M è una funzione lift tale che

• lift ha firma <A, B>(f: (a: A) => B) => ((ma: M<A>)
• lift(id) = id (Identity Law)
• lift(compose(f, g)) = compose(lift(f), lift(g)) (Composition Law)

Composizione di un programma impuro con un programma

Un programma impuro g: A -> M<B> può essere composto con un programma f: B -> C in un programma impuro h se M ha una istanza di funtore

h: A -> M<C>
h = compose(lift(f), g)

Monadi

Dato un type constructor M, una istanza di monade per M è una terna di funzioni (lift, pure, join) tale che

• lift è una istanza di funtore per M
• pure ha firma <A>(a: A) => M<A>
• join ha firma <A>(mma: M<M<A>>) => M<A>
• composeK(g, pure) = g (Right identity law)
• composeK(pure, g) = g (Left identity law)
• composeK(composeK(f, g), h) = composeK(f, composeK(g, h)) (Associativity Law)

ove

• g: A -> M<B>
• f: B -> M<C>
• h: C -> M<D>
• composeK(f, g) = compose(join, lift(f), g)

Composizione di un programma impuro con un programma impuro

Un programma impuro g: A -> M<B> può essere composto con un programma impuro f: B -> M<C> in un programma impuro h se M ha una istanza di monade

h: A -> M<C>
h = composeK(f, g)