NML 프로그래밍 소개 2004년 9월 9일 신재호 <netj@ropas.snu.ac.kr> 서울대학교 컴퓨터공학부 - 2004년 봄, 4190.102A 수업에서 김재황님이 사용했던 것을 다듬은 자료입니다.

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1 nML 프로그래밍 소개 2004년 9월 9일 신재호 <netj@ropas.snu.ac.kr>
서울대학교 컴퓨터공학부 - 2004년 봄, A 수업에서 김재황님이 사용했던 것을 다듬은 자료입니다.

2 ML의 특징 값 중심의 프로그래밍 언어 small & simple language 작고 간단 type safety
타입 검사를 통해 안전한 프로그램만 수행 polymorphism 타입은 다르지만 하는 일이 같은 함수를 하나로 작성 가능 higher-order function 함수를 다른 값과 구분 없이 사용 abstract data type 다양한 데이터 구조 쉽게 사용 exception handling 예외 상황 관리 구조 module system 정제된 모듈 구조

3 ML 컴파일러 시스템 Standard ML of New Jersey Objective Caml nML
Bell Lab. & Princeton, USA Objective Caml INRIA, France nML SNU/KAIST, Korea 한글 식별자 (identifier) 사용 가능

4 nML 바로 실행 컴파일러: nml ropas> nml # val x = 1+2;; val x: int = 3
nML 컴파일러 0.92b (2004/04/19) Copyright(c) KAIST/SNU 프로그램 분석 시스템 연구단 (과기부 창의적 연구진흥사업 ) Objective Caml 3.04 코드를 기반으로 작성 # val x = 1+2;; val x: int = 3 # x+1;; val it: int = 4 # #use “file.n”;; ... Unix, MS Windows 에서 수행 가능

5 nML 컴파일러: nmlc 컴파일 그리고 수행 의존 순서대로 분리 컴파일 자동 Makefile 생성
ropas> nmlc file.n ropas> a.out 의존 순서대로 분리 컴파일 ropas> nmlc -c a.n ropas> nmlc -c b.n ropas> nmlc -o a.out a.cmo b.cmo 자동 Makefile 생성 ropas> nmakegen ropas> make ropas> run - 모듈 이름은 모두 달라야 한다. - 모듈로 포장한 것들만 다른 파일에서 쓸 수 있다.

6 값 중심의 프로그래밍? 값은 변하지 않는다. int fac (int n) { int i, result = 1;
for (i=1; i<=n; i++) result = result * i; return result; } fun fac n = if n = 0 then 1 else n * fac (n - 1)

7 타입 (type) ! 타입이 맞는 프로그램은 오류가 발생하지 않는다. 자동으로 타입을 유추하므로 타입을 명시할 필요가 없다.
(X) (real_of_int 1) (O) 자동으로 타입을 유추하므로 타입을 명시할 필요가 없다. fun fac n = if n = 0 then 1 else n * fac (n - 1) 다양한 타입 제공 기본, 튜플, 레코드, 리스트, 사용자 정의 데이터 타입 다형 타입 (polymorphic type)

8 정의 (이름 붙이기) nML 프로그램은 정의의 모임이다. # val kwang = "이광근";;
val kwang: string = "이광근" # val result = let val 둘 = 2 val 셋 = 3 in 둘 * 셋 end;; val result: int = 6 바로 실행 컴파일러에서는 "정의" 대신 "프로그램 식"을 쓰면 편의상 "val it = "를 앞에 붙여 준다.

9 기본적인 값 정수, 실수, 문자, 문자열, 논리값, ... # (1 + 0xc) % 2 << 2;; # ;; val it: int = val it: real = 3 # 'a';; # "하" ^ "나";; val it: char = 'a' val it: string = "하나" # (true && false) || true;; val it: bool = true # ();; val it: unit = ()

10 튜플 (tuple) 값들의 모임 # val 하나들 = (1, 1.0, "하나");;
val 하나들: int * real * string = (1, 1, "하나") # 하나들.2;; val it: string = "하나" # val (정수, 실수, 문자열) = 하나들;; val 정수: int = 1 val 실수: real = 1 val 문자열: string = "하나"

11 레코드 (record) 꼬리표 (label) 붙은 값들의 모임 # val 값 = {첫째="이광근", 둘째="nML"};;
val 값: {첫째: string, 둘째: string} = {첫째="이광근", 둘째="nML"} # 값.둘째;; val it: string = "nML" # val {첫째=교수님, 둘째=언어} = 값;; val 교수님: string = "이광근" val 언어: string = "nML"

12 리스트 (list) 같은 타입 값들의 나열 # val 첫째 = [3,5];; val 첫째: int list = [3, 5]
# case 셋째 of [] => 0 | h::t => h;; val it: int = 1 [3,5] 는 3::5::[]과 같다.

13 사용자 정의 데이터 타입 다양한 구조의 값을 정의 사용 가능하다. # type tree = Leaf
| Node of int * tree * tree;; # val 나무 = Node(5,Node(6,Leaf,Leaf),Leaf);; val 나무: tree = ... # case 나무 of Leaf => "잎새" | Node _ => "노드";; val it: string = "노드"

14 타입 정의 타입 줄임말 (type abbreviation) 새로운 데이터 타입 정의
type position = int * int type student = {name: string, id: int, age: int} type ('a, 'b) pair = 'a * 'b 새로운 데이터 타입 정의 type tree = Leaf | Node of int * tree * tree type 'a tree = Leaf | Node of 'a * 'a tree * 'a tree type 'a children = 'a tree * 'a tree and 'a tree = Leaf | Node of 'a * 'a children

15 함수 이름없는 함수값 함수 정의 fn x => x + 1 fn 0 => true | _ => false
fun incr x = x + 1 fun is_zero 0 = true | is_zero _ = false fun fac n = if n = 0 then 1 else n * fac (n - 1) fun f (n, i) = if n = 0 then i else f (n - 1, i * n) and fac n = f (n, 1)

16 패턴 (pattern) 값을 맞추어 보는 틀 패턴의 종류 val o = ... fun f o = ... | f o = ...
fn o => ... | o => ... case ... of o => ... | o => ... ... handle o => ... | o => ... 패턴의 종류 0 "abc“ x _ (o, o, ...) {a=o, b=o, ...} [] o::o [o, o, ...] Leaf Node o 순서대로 맞추어 보다가 맞는 것이 없으면 예외상황 발생 fun fac n = if n = 0 then 1 else n * fac (n - 1) fun fac 0 = 1 | fac n = n * fac (n-1)

17 다형 타입 함수 (polymorphic function)
여러 타입의 값을 인자로 받는 함수 # fun swap (a, b) = (b, a) val swap: 'a * 'b -> 'b * 'a = <fun> # fun 머리 (h::t) = h | 머리 _ = raise EmptyList val 머리: 'a list -> 'a = <fun> 모든 정의가 다형 타입이 되는 것은 아니다. fun으로 정의한 것은 다형 타입이 될 수 있음을 기억하자. fun f x = (O) val f = fn x => x (O) val ... = ... (fn x => x) ... (X)

18 고계도 함수 (higher-order function)
함수가 인자/결과인 함수 # fun add x y = x + y;; // int -> int -> int # val incr = add 1;; // int -> int # incr 6;; val it: int = 7 # fun map f [] = [] | map f (h::t) = f h :: map f t;; // ('a -> 'b) -> 'a list -> 'b list # val map_inc = map (fn x => x + 1);; # map_inc [1, 2, 3];; val it: int list = [2, 3, 4]

19 예외상황 (exception) 발생하면 처리하는 데까지 빠져 나온다. 오류 처리 (eg. Division_by_zero)
복잡한 구조를 한번에 빠져 나오고 싶을 때 exception Fail exception Error of string if input < 0 then raise Error "Illegal Input" ... handle Fail => ... | Error "Illegal Input" => ...

20 참조값(reference)과 배열(array)
참조값: 수행 중에 바뀔 수 있는 값 # val count = ref 0;; val count: int ref = ref 0 # count := !count + 1; !count;; val it: int = 1 배열: 같은 타입의 값들의 변경 가능한 모임 # val 배열 = [| 1, 2, 3 |];; val 배열: int array = ... # 배열.[1] <- 5; 배열.[1] + 배열.[2]; val it: int = 8

21 루프 (loop) while 문 for 문 # val x = ref 0; # while !x < 100 do x += 7
end; !x;; val it: int = 105 for 문 # val x = ref 1;; # for y = 1; y < 6; y + 1 do x *= y end; val it: int = 120 while e1 do e2 end let fun f () = if e1 then (e2; f ()) else () in f () end for x = e1; e2; e3 do e4 end let fun f x = if e2 then (e4; f e3) else () in f e1 end

22 nML 프로그래밍 소개 2004년 9월 15일 신재호 <netj@ropas.snu.ac.kr>
서울대학교 컴퓨터공학부 - 2004년 봄, A 수업에서 김재황님이 사용했던 것을 다듬은 자료입니다.

23 모듈 (structure) 값, 타입, 예외상황, 모듈 정의의 모임 예 struct ... end
structure Name = struct ... end 예 # structure _정수스택 = struct type 원소 = int and t = 원소 list exception _비었다 val 빈것 = [] fun 뿌직 s = case s of []=>raise _비었다 | h::t=>(h,t) ... end;; # _정수스택.빈것;; val it: 'a list = [] # open _정수스택;; # 빈것;; 이름에 대한 규칙: - 값, 타입: 소문자 또는 한글로 시작 - 예외상황, 데이터 구성자, 모듈, 모듈 타입, 모듈 함수: 대문자 또는 _ 로 시작

24 모듈 타입 (signature) 모듈 기술, 모듈 함수의 입출력 기술 효과: 값, 타입 가리기, 타입 고정시키기
sig ... end signature Name = sig ... end 효과: 값, 타입 가리기, 타입 고정시키기 # signature _대기열_ = sig type 원소 type t exception _비었다 val 빈것: t val 뿌직: t -> 원소 * t ... end;; # signature _정수열_ = _대기열_ where type 원소 = int;; # structure _정수스택 : _정수열_ = struct ... end;; # _정수스택.빈것;; val it: _정수스택.t = <abstr>

25 모듈 함수 (functor) 모듈을 받아 모듈을 결과로 주는 함수 예
functor F (M1:S1, ..., Mn:Sn): S = struct ... end structure M = F (M1, ..., Mn) 예 functor _빠른큐 (A: _대기열_) : _대기열_ where type 원소 = A.원소 = struct type 원소 = A.원소 type t = A.t * A.t exception _비었다 val 빈것 = (A.빈것, A.빈것) fun 뿌직 (s1, s2) = let val (결과, s1') = A.뿌직 s1 in (결과, (s1', s2)) end handle A._비었다 => ignore (A.뿌직 s2); 뿌직 (A.뒤집기 s2, A.빈것) handle A._비었다 => raise _비었다 ... structure _빠른정수큐 = _빠른큐 (_정수스택)

26 리스트의 기본적인 연산 1/2 # val 리스트 = [1,2,3,4,5];;
리스트의 기본적인 연산 1/2 # val 리스트 = [1,2,3,4,5];; val 리스트: int list = [1,2,3,4,5] # List.length 리스트;; // 'a list -> int val it: int = 5 # List.hd 리스트;; // 'a list -> 'a val it: int = 1 # List.tl 리스트;; // 'a list -> 'a list val it: int list = [2, 3, 4, 5] # List.nth 리스트 3;; // 'a list -> int -> 'a val it: int = 4

27 리스트의 기본적인 연산 2/2 # val 앞 = [1,2,3];; # val 뒤 = [4,5];;
리스트의 기본적인 연산 2/2 # val 앞 = [1,2,3];; # val 뒤 = [4,5];; # List.rev 앞;; // 'a list -> 'a list val it: int list = [3, 2, 1] # List.append 앞 뒤;; // 'a list->'a list->'a list val it: int list = [1, 2, 3, 4, 5] # List.flatten [앞, 뒤, [], [6]];; // 'a list list -> 'a list val it: int list = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

28 리스트를 뒤져 보는 연산 1/2 # val 홀수 = [1,3,5,7,9] and 짝수 = [2,4,6,8,10];;
리스트를 뒤져 보는 연산 1/2 # val 홀수 = [1,3,5,7,9] and 짝수 = [2,4,6,8,10];; # val 모두 = 짝수;; # fun 짝수니 n = n % 2 = 0;; # List.for_all 짝수니 모두;; // ('a -> bool) -> 'a list -> bool val it: bool = false # List.exists 짝수니 모두;; val it: bool = true # List.mem 3 짝수;; // 'a -> 'a list -> bool

29 리스트를 뒤져 보는 연산 2/2 # val 뒤질것 = [17,9,24,3,2,213,8,9,0,13];;
리스트를 뒤져 보는 연산 2/2 # val 뒤질것 = [17,9,24,3,2,213,8,9,0,13];; # List.find (fn x => x < 10) 뒤질것;; // ('a -> bool) -> 'a list -> 'a val it: int = 9 # List.filter (fn x => x < 10) 뒤질것;; // ('a -> bool) -> 'a list -> 'a list val it: int list = [9, 3, 2, 8, 9, 0] # List.partition (fn x => x < 10) 뒤질것;; // ('a -> bool) -> 'a list -> 'a list * 'a list val it: int list * int list = ([9, 3, 2, 8, 9, 0], [17, 24, 213, 13])

30 리스트 반복 연산 1/2 # List.iter print_int [1,2,3,4];;
리스트 반복 연산 1/2 # List.iter print_int [1,2,3,4];; // ('a -> unit) -> 'a list -> unit 1234val it: unit = () # List.map string_of_int [1,2,3,4,5];; // ('a -> 'b) -> 'a list -> 'b list val it: string list = ["1", "2", "3", "4", "5"] # List.map (fn i => 10 * i) [1,2,3];; val it: int list = [10, 20, 30]

31 리스트 반복 연산 1’/2 main() { int l[] = {1,2,3,4,5}; int i, sum = 0;
리스트 반복 연산 1’/2 main() { int l[] = {1,2,3,4,5}; int i, sum = 0; for (i=0; i<5; i++) sum += l[i]; printf("%d", sum); } val _ = let val l = [1,2,3,4,5] val sum = ref 0 in List.iter (fn x => sum += x) l; print_int !sum end

32 리스트 반복 연산 2/2 # List.fold_left (fn x y => x*10+y) 0 [1,2,3];;
리스트 반복 연산 2/2 # List.fold_left (fn x y => x*10+y) 0 [1,2,3];; // ('a -> 'b -> 'a) -> 'a -> 'b list -> 'a val it: int = 123 # List.fold_right (fn x y => y*10+x) [1,2,3] 0;; // ('a -> 'b -> 'b) -> 'a list -> 'b -> 'b val it: int = 321

33 리스트 반복 연산 2’/2 main() { int l[] = {1,2,3,4,5}; int i, sum = 0;
리스트 반복 연산 2’/2 main() { int l[] = {1,2,3,4,5}; int i, sum = 0; for (i=0; i<5; i++) sum += l[i]; printf("%d", sum); } val _ = let val l = [1,2,3,4,5] in print_int ( List.fold_left (fn x y => x + y) 0 l) end

34 웹페이지: http://ropas.snu.ac.kr/n
참고 자료 웹페이지: 정확한 정의: "프로그래밍 언어 nML" 참고서: "nML 프로그래밍 걸음마" "nML 프로그래밍 언어 참고서" "nML과 함께하는 프로그래밍 여행" 라이브러리: O'Caml 표준 라이브러리 읽을거리: 마이크로 소프트웨어 연재기사