混合使用Haskell和C++

Question

混合使用Haskell和C++

c++haskellffi

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如果您有一个应用程序，可以同时使用Haskell和C++，您会让哪些层由Haskell管理，哪些层由C++管理？

是否已经有人做过这样的组合呢？

（Haskell网站称它非常容易，因为Haskell可以通过gcc编译为C）

首先，我认为我会将所有的I/O操作和GUI管理都保留在C++层。但是，随着我计划学习Haskell，我正在考虑将一些工作委派给Haskell代码，并选择一些部分来看到Haskell的好处。

- Stephane Rolland

描述您计划构建的应用程序类型将非常有用。 - Daniel

我有几个项目，每个都非常不同。重要的是了解Haskell比C++更擅长什么，然后尝试在其中的某些部分编写Haskell代码，以便学习Haskell并自行判断。 - Stephane Rolland

4个回答

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以下是我的看法：

函数式语言擅长转换数据。当你编写需要输入并对其进行映射/筛选/缩小的程序时，请使用函数式结构。Haskell 在 Web 应用中有很好的实际应用例子（基本上将存储在数据库中的数据转换为网页）。
过程化语言（面向对象语言即为过程化语言）擅长处理副作用和对象之间的通信。它们笨拙地用于数据转换，但每当你想要做系统编程或与人类（任何类型的用户界面，包括客户端 Web 编程）进行（双向）交互时，它们能够清晰地完成任务。
然而，一些人可能会认为用户界面应该具有功能性描述。我回答说，已经有很好的框架可以在 OOP 语言中轻松使用，因此应该采用这种方式。毕竟，以对象和对象之间的通信来思考 UI 组件是很自然的。
IO 只是工具：每当你将输入转换为输出时，Haskell（或其他 FP 语言）应该执行 IO。每当你与人类交流时，C++（或其他 OOP 语言）应该执行 IO。
不必担心速度。当你对 Haskell 使用正确的工具时，它是高效的。当你对 C++ 或 Python 使用正确的工具时，它们也是高效的。

因此，假设我精通 Haskell、C、C++ 和 Python，下面是我的应用程序编写方式：

如果我的应用程序的主要功能是转换数据，则我使用 Haskell 编写，可能还会使用一些低层部分的 C 代码（这些 C 代码可能再调用一些高级底层部分的 C++ 代码，但为了可移植性原因，我将采用 C 作为接口）。
如果我的应用程序的主要功能是与用户交互，则我使用 Python（例如 PyQt），并让 Python 调用由 C++ 编写的性能关键例程（boost::python 是一个相当不错的绑定生成器）。我还可能需要调用一些转换或提取数据的子例程，这些例程将使用 Haskell 编写。
如果我必须在 Haskell 中编写应用程序的一部分，则我将其隔离成一个可以由 C 调用的 API。

有时候，一个从标准输入读取数据并将结果写回标准输出的Haskell应用程序，作为一个子模块是很有用的（您可以在平台上使用fork/exec等方式调用它）。有时候，一个shell脚本是这类应用程序的正确包装器。

- Alexandre C.

随着时间的推移，我已经开始使用F#而不是Haskell。主要是因为它更简单，并且与.Net兼容。当我熟悉了F#后，我会回到Haskell。我对函数式编程的看法也同样适用于Haskell和F#，期待听取您的意见。 - Stephane Rolland

我还在思考你的帖子。当你提到函数式编程对于转换（例如Web应用程序）非常有好处：给定一个数据库和一个图形主题->网站。但是我还没有听说过Haskell网站编程，你能为我解释一下吗？ - Stephane Rolland

@Stephane：这主要是因为大多数Web程序员通常没有深入的计算机科学知识... Web编程主要依赖于php（这很糟糕）。你可以使用F#与ASP.Net（我怀疑这是引入F#的主要原因），这是好的。看看http://www.haskell.org/haskellwiki/Practical_web_programming_in_Haskell，体会在函数式语言中进行Web编程的美丽和简单。 - Alexandre C.

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这篇答案更像是一个故事，而不是一个全面的答案，但在我的计算语言学论文中，我使用了Haskell、Python和C++的混合编程，还使用了一些我没有编写的C和Java工具。我发现将所有东西作为单独的进程运行最简单，使用Python作为粘合代码来启动Haskell、C++和Java程序。 C++是一个相当简单、紧凑的循环，用于计算特征出现次数。基本上它所做的就是数学和简单的I/O。我实际上通过让Python粘合代码编写一个充满#define的头文件并重新编译来控制选项。有点hacky，但它起作用了。 Haskell是所有中间处理的部分：从我使用的各种C和Java解析器的复杂输出中获取数据，过滤无关数据，并将其转换为C++代码所期望的简单格式。然后我将C++输出转换成LaTeX标记（以及其他格式）。这是你会期望Python强大的领域，但我发现Haskell使得操作复杂结构更容易；Python可能更适合简单的行到行转换，但我在Python中编写代码时经常忘记输入和输出类型，因为我正在切割和切块解析树。由于我经常像使用更结构化的脚本语言一样使用Haskell，所以我最终编写了一些文件I/O实用程序，但除此之外，内置的树和列表操作库就足够了。总之，如果你有像我这样的问题，我建议使用C++来处理内存受限、速度关键的部分，使用Haskell进行高级转换，并使用Python来运行所有内容。

- Nathan Shively-Sanders

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我的程序是批处理操作，没有GUI，因此C++和Haskell根本不会直接交流，只能通过文件进行通信。我使用Python的subprocess.Popen启动它们两个，以便最大化利用我的机器上的核心。因此，Python实际上也没有与其他语言进行交流。但是我发现我并不需要太多的C++，只需要中心的、最占用内存的算法即可。如果您需要大量使用C++，或者需要程序各部分之间密切合作，则我的方法可能效果不佳。 - Nathan Shively-Sanders

“转换”是关键词。只有当您需要转换事物时，函数式语言才是正确的工具。 - Alexandre C.

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我从未混合使用这两种语言，但是你的方法对我来说有点不太合适。Haskell更适合高级操作，而C++可以进行优化，并且对于紧密循环和其他性能关键代码最有益。

Haskell最大的好处之一是将IO封装成monads。只要这个IO不是时间关键的，我认为没有理由在C++中这样做。

对于GUI部分，你可能是正确的。 Haskell有大量的GUI库，但是C++有强大的工具，如QtCreator，可以大大简化繁琐的任务。

- pmr

不，这对你来说似乎并不颠倒。你明确地说：用Haskell做所有事情。除了GUI和时间关键操作之外。这就是你不理解我可能会混合两种语言的原因。有一个小原因让我留在C++岛上（尽管我还没有学好Haskell以进行任何比较），用C++仍然能感受到发生了什么，我指的是硬件操作。 - Stephane Rolland

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我不认为pmr是这样说的。你问了相对优势是什么-而pmr的回答相当准确。如果你更喜欢用命令式的风格，那也可以。但这是你自己的感觉，不是你最初所问的语言擅长什么的比较。 - Yitz

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是的，我完全同意这种感觉，尤其是因为我不太了解Haskell。(我做了pmr +1) - Stephane Rolland

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可以查看英文原文，
原文链接

- Greg Bacon · Accepted Answer

Haskell的好处在于它允许您使用强大的抽象。您不再需要考虑二进制、地址和寄存器，而是可以考虑计算、类型属性和延续。

C++的好处在于必要时可以进行紧密的优化。您不再需要考虑高深的单子、箭头、部分应用和组合纯函数：使用C++，您可以直接到底层！

这两个观点之间存在一定的冲突。在他的论文“带有go to语句的结构化编程”中，Donald Knuth写道：

我很久以来一直感觉，编程才能主要包括随时转换微观和宏观视角的能力，即流畅地改变抽象层次。

了解如何使用Haskell和C++，以及在什么时候和如何将它们合理地结合起来，将有助于解决各种问题。

我最近写的一个大项目，涉及使用FFI，其中涉及使用C语言编写的公司内部雷达建模库。重新实现它是愚蠢的，而表达应用程序的高级逻辑则很痛苦。我在Haskell中保留了其“智力”，并在需要时调用了C库。

由于您希望将此作为练习进行，因此我建议采用相同的方法：在Haskell中编写应用的核心代码。如果将Haskell作为C++的从属语言，则可能会让您感到沮丧或浪费时间。在各自优势的地方使用每种语言。