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OCaml, anciennement connu sous le nom d'Objective Caml, est l'implémentation la plus avancée du langage de programmation Caml, créé par Xavier Leroy, Jérôme Vouillon, , Didier Rémy et leurs collaborateurs en 1996. Ce langage, de la famille des langages ML, est un projet open source dirigé et maintenu essentiellement par l'Inria. OCaml est le successeur de Caml Light, auquel il a ajouté entre autres une couche de programmation objet. L'acronyme CAML provient de Categorical Abstract Machine Language, un modèle de machine abstraite qui n'est cependant plus utilisé dans les versions récentes de OCaml. Portable et performant, OCaml est utilisé dans des projets aussi divers que le logiciel de synchronisation de fichiers Unison, l'assistant de preuves formelles Coq ou la version Web de Facebook Messenger. Les facilités de traitement symbolique du langage permettent le développement d'outils de vérification statique, comme le projet SLAM pour des pilotes Windows écrits par Microsoft, ou ASTRÉE pour certains systèmes embarqués des Airbus A380. Caml est un langage fonctionnel augmenté de fonctionnalités permettant la programmation impérative. OCaml étend les possibilités du langage en permettant la programmation orientée objet et la programmation modulaire. Pour toutes ces raisons, OCaml entre dans la catégorie des langages multi-paradigme. Il intègre ces différents concepts dans un système de types hérité de ML, caractérisé par un typage statique, fort et inféré. Le système de types permet une manipulation aisée de structures de données complexes : on peut aisément représenter des types algébriques, c'est-à-dire des types hiérarchisés et potentiellement récursifs (listes, arbres...), et les manipuler aisément à l'aide du filtrage par motif. Cela fait de OCaml un langage de choix dans les domaines demandant la manipulation de structures de données complexes, par exemple les compilateurs. Le typage fort, ainsi que l'absence de manipulation explicite de la mémoire (présence d'un ramasse-miettes) font de OCaml un langage très sûr.

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ML (langage)

ML (contraction de Meta Language) est un langage de programmation généraliste fonctionnel. ML fut initialement développé par Robin Milner et d'autres personnes dans les années 1970 à l'université d'Édimbourg, pour le système de preuves formelles (LCF). R. Milner rencontrait des difficultés avec le système de typage de Lisp qui permettait de « prouver » des assertions fausses. ML est un langage fonctionnel impur : il est possible de programmer en impératif et, en conséquence, les fonctions peuvent être sujettes à des effets secondaires non désirés (dits « de bord »), contrairement à des langages purement fonctionnels comme Haskell.

OCaml

Scala (langage)

Scala est un langage de programmation multi-paradigme conçu à l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) pour exprimer les modèles de programmation courants dans une forme concise et élégante. Son nom vient de l'anglais Scalable language qui signifie à peu près « langage adaptable » ou « langage qui peut être mis à l'échelle ». Il peut en effet être vu comme un métalangage. Scala intègre les paradigmes de programmation orientée objet et de programmation fonctionnelle, avec un typage statique.

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Atelier Coq: Introduction au théorème interactif CS-452: Foundations of software

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Opis: Reliable Distributed Systems in OCaml

Viktor Kuncak, Dejan Kostic, Pierre-Evariste Dagand

Concurrency and distribution pose algorithmic and implementation challenges in developing reliable distributed systems, making the field an excellent testbed for evaluating programming language and verification paradigms. Several specialized domain-specific languages and extensions of memory-unsafe languages were proposed to aid distributed system development. We present an alternative to these approaches, showing that modern, higher-order, strongly typed, memory safe languages provide an excellent vehicle for developing and debugging distributed systems. We present Opis, a functional-reactive approach for developing distributed systems in Objective Caml. An Opis protocol description consists of a reactive function (called event function) describing the behavior of a distributed system node. The event functions in Opis are built from pure functions as building blocks, composed using the Arrow combinators. Such architecture aids reasoning about event functions both informally and using interactive theorem provers. For example, it facilitates simple termination arguments. Given a protocol description, a developer can use higher-order library functions of Opis to 1) deploy the distributed system, 2) run the distributed system in a network simulator with full-replay capabilities, 3) apply explicit-state model checking to the distributed system, detecting undesirable behaviors, and 4) do performance analysis on the system. We describe the design and implementation of Opis, and present our experience in using Opis to develop peer-to-peer overlay protocols, including the Chord distributed hash table and the Cyclon random gossip protocol. We found that using Opis results in high programmer productivity and leads to easily composable protocol descriptions. Opis tools were effective in helping identify and eliminate correctness and performance problems during distributed system development.

2009

Opis: Reliable Distributed Systems in OCaml

Viktor Kuncak, Dejan Kostic, Pierre-Evariste Dagand

2009

Fast Functional Lists, Hash-Lists, Deques and Variable Length Arrays

Since its inception Functional Programming, J. McCarthy, has almost universally used the Linked List as the underpinning data structure. This paper introduces a new data structure, the VList, that is compact, thread safe and significantly faster to use than Linked Lists for nearly all list operations. Space usage can be reduced by 50% to 90% and in typical list operations speed improved by factors ranging from 4 to 20 or more. Some important operations such as indexing and length are typically changed from O(N) to O(1) and O(lgN) respectively. A language interpreter Visp, using a dialect of Common Lisp, has been implemented using VLists and the benchmark comparison with OCAML reported. It is also shown how to adapt the structure to create variable length arrays, persistent deques and functional hash tables. The VArray requires no resize copying and has an average O(1) random access time. Comparisons are made with previous resizable one dimensional arrays, Hash Array Trees (HAT) Sitarski [1996], and Brodnik, Carlsson, Demaine, Munro, and Sedgewick [1999].

2002