SlideShare a Scribd company logo
1 of 33
Download to read offline
Functional “Life”:
parallel cellular automata and comonads
Alexander Granin
graninas@gmail.com
C++ Russia, Saint Petersburg
Who I am?
● C++, Haskell, C#
● C++ User Group Novosibirsk, 2014
“Functional Declarative Design in C++”
● C++ Siberia Novosibirsk, 2015
“Functional Microscope: Lenses in C++”
● Talks, articles, research on FP in general, FP in C++
struct Presentation
{
Functional programming in С++
Functionally designed cellular automation
Parallel computation of cellular automation
};
4
Functional programming in C++
C++ FP Enthusiasts
● Range v3 by Eric Niebler - proposal for C++ Standard Lib
● FTL (Functional Template Library) by Bjorn Aili
● Cat by Nicola Bonelli - Category Theory elements
● Bartosz Milewski
● John Carmack
● …
● <Place your name here>
С++ User Group Novosibirsk, 2014
“Functional Declarative Design in C++”
С++ Siberia Novosibirsk, 2015
“Functional Microscope: Lenses in C++”
auto lens = personL() to addressL() to houseL();
Account account1 = {...};
Account account2 = set(lens, account1, 20);
// account2.person.address.house == 20
std::function<int(int)> modifier =
[](int old) { return old + 6; };
Account account3 = over(lens, account2, modifier);
// account3.person.address.house == 26
Lens 2 Lens 3Lens 1
FP elements in C++
● Lambdas, closures, functions (almost pure)
● std::function<>
● Immutability, POD-types
● Templates - pure functional language
● for_each(), recursion
● C++ Concepts: coming soon...
9
Simple 1-dimensional 3-state CA
● 1 dimension
● 3 states: A (“Alive”), P (“Pregnant”), D/space (“Dead”),
A A
A A
A A
P
P
A A A
1 gen P
2 gen A A A
3 gen A A A A
4 gen A P A
5 gen A A A
6 gen A A A A
7 gen A P A
template <typename T>
struct Universe {
std::vector<T> field;
int position;
};
typedef char Cell;
const Cell Pregnant = 2;
const Cell Alive = 1;
const Cell Dead = 0;
Universe<Cell>
A A A A
Universe<T>: Pointed array
Universe<Cell> u;
u.field = {D, A, A, D, A, A, D};
u.position = 3;
Immutable shift
A A A A
Universe<Cell> left (const Universe<Cell>& u) {
Universe<Cell> newU
{ u.field, u.position - 1 };
if (u.position == 0)
newU.position = u.size() - 1;
return newU;
}
Universe<Cell> right (const Universe<Cell>& u);
A A A A
A A A A
shift to right
shift to left
Observing: shift and extract
A A A A
Cell extract(const Universe<Cell>& u) {
return u.field[u.position];
}
Universe<Cell> u = {...};
Cell cur = extract (u);
Cell r = extract (right (u));
Cell rr = extract (right (right (u)));
Cell l = extract (left (u));
Cell ll = extract (left (left (u)));
D
A A A A
shift to left
shift to left
extract
Rule: observe and reduce
A A A A
P
Cell rule(const Universe<Cell>& row) {
// extract l, ll, cur, r, rr here
if (isA(l) && isA(r) && !isAorP(cur))
return Pregnant;
// ... more rules here
return Dead;
}
Applying rule: extend, extract
Cell rule (Universe<Cell> row)
Universe<Cell> extend (
std::function<Cell(Universe<Cell>)> f,
Universe<Cell> u)
A A A A
P
P
Step: duplicate, (for_each: extend, extract)
A A A A
A A A A
A A A A
A A A A
A A A A
A A A A
A A A A A
P
A
A
P
A
Cell rule (Universe<Cell> row)
Universe<Cell> extend (
std::function<Cell(Universe<Cell>)> f,
Universe<Cell> u)
Universe<Universe<Cell>>
duplicate (Universe<Cell> u)
Universe<Cell> left (Universe<Cell> u)
Universe<Cell> right (Universe<Cell> u)
16
Generic functional approach
#define UT Universe<T>
#define UUT Universe<Universe<T>>
template <typename T> T rule (const UT& u)
template <typename T> UT left (const UT& u)
template <typename T> UT right (const UT& u)
Generic extract
template <typename T> T extract(const UT& u)
{
return u.field[u.position];
}
Generic extend
template <typename T> UT extend (
const func<T(UT)>& f,
const UT& u)
{
UUT duplicated = duplicate (u);
return { map(f, duplicated.field), u.position };
}
Generic map
template<typename A, typename B, template <class ...> class Container>
Container<B> map (
const std::function<B(A)>& f,
const Container<A>& va)
{
Container<B> vb;
std::transform(va.begin(), va.end(), std::back_inserter(vb), f);
return vb;
}
Generic duplicate
const std::function<UT(UT)> leftCreator = [](const UT& u) {return left(u); };
const std::function<UT(UT)> rightCreator = [](const UT& u) {return right(u); };
template <typename T> UUT duplicate (const UT& u)
{
return makeUniverse (leftCreator, rightCreator, u);
}
Generic makeUniverse
template <typename T> UUT makeUniverse (
const std::function<UT(UT)>& leftCreator,
const std::function<UT(UT)>& rightCreator,
const UT& u) {
std::vector<UT> lefts = tailOfGen(u.position, leftCreator, u);
std::vector<UT> rights = tailOfGen(u.size() - u.position - 1, rightCreator, u);
std::vector<UT> all;
all.swap(lefts);
all.push_back(u);
all.insert(all.end(), rights.begin(), rights.end());
return { std::move(all), u.position };
}
extract + duplicate + extend = comonad
template <typename T> T extract (const UT& u)
template <typename T> UT extend (
const func<T(UT)>& f,
const UT& u)
template <typename T> UUT duplicate (const UT& u)
23
Parallel computations in FP
Container<B> map (
const std::function<B(A)>& f,
const Container<A>& va);
Container<B> mapPar (
const std::function<B(A)>& f,
const Container<A>& va);
mapPar
template <typename A, typename B, template <class ...> class Container>
Container<B> mapPar (
const std::function<B(A)>& f,
const Container<A>& va)
{
Container<std::future<B>> pars = map(par(f), va);
std::future<Container<B>> pRes = joinPars(pars);
return pRes.get();
}
template <typename A, typename B> std::function<std::future<B>(A)> par(
const std::function<B(A)>& f)
{
return [=](const A& a)
{
return std::async(std::launch::async, [=]() { return f(a); } );
};
}
par
template <typename B> std::future<std::vector<B>> joinPars(
std::vector<std::future<B>>& pars)
{
return std::async(std::launch::async, [&]() {
std::vector<B> bs;
bs.reserve(pars.size());
for (auto& it : pars)
bs.push_back(it.get());
return bs;
});
}
joinPars
27
Parallel Game of Life benchmark
● 2 dimensions
● 2 states: A (“Alive”), D/space (“Dead”),
// Pointed array of pointed arrays
typedef Universe<Cell> LifeRow;
typedef Universe<LifeRow> LifeField;
A little bit harder...
#define UT Universe<T>
#define UUT Universe<Universe<T>>
#define UUUT Universe<Universe<Universe<T>>>
#define UUUUT Universe<Universe<Universe<Universe<T>>>>
template <typename T> UUUUT duplicate2 (const UUT& u)
template <typename T> UUT extend2 (
const func<T(UUT)>& f,
const UUT& u)
template <typename T> T extract2 (const UUT& u)
extend vs extend2
template <typename T> UT extend (
const func<T(UT)>& f,
const UT& u)
{
UUT duplicated = duplicate (u);
return { map (f, duplicated.field), u.position };
}
template <typename T> UUT extend2 (
const func<T(UUT)>& f,
const UUT& uut)
{
UUUUT duplicated = duplicate2 (uut);
return fmap2 (f, duplicated);
}
fmap2
template <typename T> UUT fmap2 (
const func<T(UUT)>& f,
const UUUUT& uuut)
{
const func<UT(UUUT)> f2 = [=](const UUUT& uuut2)
{
// Something really complicated here with using of ‘f’.
};
return { map (f2, uuut.field), uuut.position }; // parallelization: map -> mapPar
}
Game of Life benchmark
Field side Sequential Parallel
(microseconds)
50 484 283
100 3900 2291
150 12669 8005
200 30278 19415
Game of Life on comonads, C++
● Highly experimental
● Sequential, async and parallel GoL
● Simple 1D 3-state CA
● Functional design
● https://github.com/graninas/CMLife
● Клеточные автоматы и комонады, by Hithroc Mehatoko
Thank you!
Alexander Granin
graninas@gmail.com
Questions?
C++ Russia, Saint Petersburg

More Related Content

What's hot

C++11 smart pointer
C++11 smart pointerC++11 smart pointer
C++11 smart pointer
Lei Yu
 

What's hot (20)

Clang tidy
Clang tidyClang tidy
Clang tidy
 
C++11 smart pointer
C++11 smart pointerC++11 smart pointer
C++11 smart pointer
 
C++11
C++11C++11
C++11
 
Fun with Lambdas: C++14 Style (part 2)
Fun with Lambdas: C++14 Style (part 2)Fun with Lambdas: C++14 Style (part 2)
Fun with Lambdas: C++14 Style (part 2)
 
Smart Pointers in C++
Smart Pointers in C++Smart Pointers in C++
Smart Pointers in C++
 
Dynamic C++ ACCU 2013
Dynamic C++ ACCU 2013Dynamic C++ ACCU 2013
Dynamic C++ ACCU 2013
 
.NET 2015: Будущее рядом
.NET 2015: Будущее рядом.NET 2015: Будущее рядом
.NET 2015: Будущее рядом
 
[C++] The Curiously Recurring Template Pattern: Static Polymorphsim and Expre...
[C++] The Curiously Recurring Template Pattern: Static Polymorphsim and Expre...[C++] The Curiously Recurring Template Pattern: Static Polymorphsim and Expre...
[C++] The Curiously Recurring Template Pattern: Static Polymorphsim and Expre...
 
Smart pointers
Smart pointersSmart pointers
Smart pointers
 
Summary of C++17 features
Summary of C++17 featuresSummary of C++17 features
Summary of C++17 features
 
What's New in C++ 11/14?
What's New in C++ 11/14?What's New in C++ 11/14?
What's New in C++ 11/14?
 
What's New in C++ 11?
What's New in C++ 11?What's New in C++ 11?
What's New in C++ 11?
 
Egor Bogatov - .NET Core intrinsics and other micro-optimizations
Egor Bogatov - .NET Core intrinsics and other micro-optimizationsEgor Bogatov - .NET Core intrinsics and other micro-optimizations
Egor Bogatov - .NET Core intrinsics and other micro-optimizations
 
C++11: Rvalue References, Move Semantics, Perfect Forwarding
C++11: Rvalue References, Move Semantics, Perfect ForwardingC++11: Rvalue References, Move Semantics, Perfect Forwarding
C++11: Rvalue References, Move Semantics, Perfect Forwarding
 
Thread
ThreadThread
Thread
 
Concurrency Concepts in Java
Concurrency Concepts in JavaConcurrency Concepts in Java
Concurrency Concepts in Java
 
The STL
The STLThe STL
The STL
 
STL ALGORITHMS
STL ALGORITHMSSTL ALGORITHMS
STL ALGORITHMS
 
Apache Commons - Don\'t re-invent the wheel
Apache Commons - Don\'t re-invent the wheelApache Commons - Don\'t re-invent the wheel
Apache Commons - Don\'t re-invent the wheel
 
PVS-Studio team experience: checking various open source projects, or mistake...
PVS-Studio team experience: checking various open source projects, or mistake...PVS-Studio team experience: checking various open source projects, or mistake...
PVS-Studio team experience: checking various open source projects, or mistake...
 

Viewers also liked

Использование юнит-тестов для повышения качества разработки
Использование юнит-тестов для повышения качества разработкиИспользование юнит-тестов для повышения качества разработки
Использование юнит-тестов для повышения качества разработки
victor-yastrebov
 
Евгений Рыжков, Андрей Карпов Как потратить 10 лет на разработку анализатора ...
Евгений Рыжков, Андрей Карпов Как потратить 10 лет на разработку анализатора ...Евгений Рыжков, Андрей Карпов Как потратить 10 лет на разработку анализатора ...
Евгений Рыжков, Андрей Карпов Как потратить 10 лет на разработку анализатора ...
Platonov Sergey
 

Viewers also liked (20)

Григорий Демченко, Универсальный адаптер
Григорий Демченко, Универсальный адаптерГригорий Демченко, Универсальный адаптер
Григорий Демченко, Универсальный адаптер
 
Использование юнит-тестов для повышения качества разработки
Использование юнит-тестов для повышения качества разработкиИспользование юнит-тестов для повышения качества разработки
Использование юнит-тестов для повышения качества разработки
 
Евгений Рыжков, Андрей Карпов Как потратить 10 лет на разработку анализатора ...
Евгений Рыжков, Андрей Карпов Как потратить 10 лет на разработку анализатора ...Евгений Рыжков, Андрей Карпов Как потратить 10 лет на разработку анализатора ...
Евгений Рыжков, Андрей Карпов Как потратить 10 лет на разработку анализатора ...
 
Сергей Шамбир, Адаптация Promise/A+ для взаимодействия между C++ и Javascript
Сергей Шамбир, Адаптация Promise/A+ для взаимодействия между C++ и JavascriptСергей Шамбир, Адаптация Promise/A+ для взаимодействия между C++ и Javascript
Сергей Шамбир, Адаптация Promise/A+ для взаимодействия между C++ и Javascript
 
Parallel STL
Parallel STLParallel STL
Parallel STL
 
Полухин Антон, Как делать не надо: C++ велосипедостроение для профессионалов
Полухин Антон, Как делать не надо: C++ велосипедостроение для профессионаловПолухин Антон, Как делать не надо: C++ велосипедостроение для профессионалов
Полухин Антон, Как делать не надо: C++ велосипедостроение для профессионалов
 
Догнать и перегнать boost::lexical_cast
Догнать и перегнать boost::lexical_castДогнать и перегнать boost::lexical_cast
Догнать и перегнать boost::lexical_cast
 
Алексей Кутумов, C++ без исключений, часть 3
Алексей Кутумов,  C++ без исключений, часть 3Алексей Кутумов,  C++ без исключений, часть 3
Алексей Кутумов, C++ без исключений, часть 3
 
Для чего мы делали свой акторный фреймворк и что из этого вышло?
Для чего мы делали свой акторный фреймворк и что из этого вышло?Для чего мы делали свой акторный фреймворк и что из этого вышло?
Для чего мы делали свой акторный фреймворк и что из этого вышло?
 
Фитнес для вашего кода: как держать его в форме
Фитнес для вашего кода: как держать его в формеФитнес для вашего кода: как держать его в форме
Фитнес для вашего кода: как держать его в форме
 
Evgeniy Muralev, Mark Vince, Working with the compiler, not against it
Evgeniy Muralev, Mark Vince, Working with the compiler, not against itEvgeniy Muralev, Mark Vince, Working with the compiler, not against it
Evgeniy Muralev, Mark Vince, Working with the compiler, not against it
 
C++ Core Guidelines
C++ Core Guidelines C++ Core Guidelines
C++ Core Guidelines
 
Quality assurance of large c++ projects
Quality assurance of large c++ projectsQuality assurance of large c++ projects
Quality assurance of large c++ projects
 
Fuzzing: The New Unit Testing
Fuzzing: The New Unit TestingFuzzing: The New Unit Testing
Fuzzing: The New Unit Testing
 
Повседневный С++: алгоритмы и итераторы @ C++ Russia 2017
Повседневный С++: алгоритмы и итераторы @ C++ Russia 2017Повседневный С++: алгоритмы и итераторы @ C++ Russia 2017
Повседневный С++: алгоритмы и итераторы @ C++ Russia 2017
 
Василий Сорокин, Простой REST сервер на Qt с рефлексией
Василий Сорокин, Простой REST сервер на Qt с рефлексиейВасилий Сорокин, Простой REST сервер на Qt с рефлексией
Василий Сорокин, Простой REST сервер на Qt с рефлексией
 
Григорий Демченко, Асинхронность и неблокирующая синхронизация
Григорий Демченко, Асинхронность и неблокирующая синхронизацияГригорий Демченко, Асинхронность и неблокирующая синхронизация
Григорий Демченко, Асинхронность и неблокирующая синхронизация
 
Конкурентные ассоциативные контейнеры
Конкурентные ассоциативные контейнерыКонкурентные ассоциативные контейнеры
Конкурентные ассоциативные контейнеры
 
Никита Глушков, К вопросу о реализации кроссплатформенных фреймворков
Никита Глушков, К вопросу о реализации кроссплатформенных фреймворковНикита Глушков, К вопросу о реализации кроссплатформенных фреймворков
Никита Глушков, К вопросу о реализации кроссплатформенных фреймворков
 
Антон Нонко, Классические строки в C++
Антон Нонко, Классические строки в C++Антон Нонко, Классические строки в C++
Антон Нонко, Классические строки в C++
 

Similar to Александр Гранин, Функциональная 'Жизнь': параллельные клеточные автоматы и комонады в C++

I want help in the following C++ programming task. Please do coding .pdf
I want help in the following C++ programming task. Please do coding .pdfI want help in the following C++ programming task. Please do coding .pdf
I want help in the following C++ programming task. Please do coding .pdf
bermanbeancolungak45
 
I am trying to create a program That works with two other programs i.pdf
I am trying to create a program That works with two other programs i.pdfI am trying to create a program That works with two other programs i.pdf
I am trying to create a program That works with two other programs i.pdf
fortmdu
 
This is a c++ binary search program I worked so far but still cant g.pdf
This is a c++ binary search program I worked so far but still cant g.pdfThis is a c++ binary search program I worked so far but still cant g.pdf
This is a c++ binary search program I worked so far but still cant g.pdf
kostikjaylonshaewe47
 
Aho-Corasick string matching algorithm
Aho-Corasick string matching algorithmAho-Corasick string matching algorithm
Aho-Corasick string matching algorithm
Takatoshi Kondo
 

Similar to Александр Гранин, Функциональная 'Жизнь': параллельные клеточные автоматы и комонады в C++ (20)

Functional "Life": parallel cellular automata and comonads
Functional "Life": parallel cellular automata and comonadsFunctional "Life": parallel cellular automata and comonads
Functional "Life": parallel cellular automata and comonads
 
I want help in the following C++ programming task. Please do coding .pdf
I want help in the following C++ programming task. Please do coding .pdfI want help in the following C++ programming task. Please do coding .pdf
I want help in the following C++ programming task. Please do coding .pdf
 
C++ extension methods
C++ extension methodsC++ extension methods
C++ extension methods
 
Operators
OperatorsOperators
Operators
 
Rcpp11 genentech
Rcpp11 genentechRcpp11 genentech
Rcpp11 genentech
 
Java operators
Java operatorsJava operators
Java operators
 
Scala Functional Patterns
Scala Functional PatternsScala Functional Patterns
Scala Functional Patterns
 
I am trying to create a program That works with two other programs i.pdf
I am trying to create a program That works with two other programs i.pdfI am trying to create a program That works with two other programs i.pdf
I am trying to create a program That works with two other programs i.pdf
 
Introduction to c part 2
Introduction to c   part  2Introduction to c   part  2
Introduction to c part 2
 
C++11 - STL Additions
C++11 - STL AdditionsC++11 - STL Additions
C++11 - STL Additions
 
This is a c++ binary search program I worked so far but still cant g.pdf
This is a c++ binary search program I worked so far but still cant g.pdfThis is a c++ binary search program I worked so far but still cant g.pdf
This is a c++ binary search program I worked so far but still cant g.pdf
 
131 Lab slides (all in one)
131 Lab slides (all in one)131 Lab slides (all in one)
131 Lab slides (all in one)
 
Functional microscope - Lenses in C++
Functional microscope - Lenses in C++Functional microscope - Lenses in C++
Functional microscope - Lenses in C++
 
Функциональный микроскоп: линзы в C++
Функциональный микроскоп: линзы в C++Функциональный микроскоп: линзы в C++
Функциональный микроскоп: линзы в C++
 
C++11
C++11C++11
C++11
 
Bind me if you can
Bind me if you canBind me if you can
Bind me if you can
 
Aho-Corasick string matching algorithm
Aho-Corasick string matching algorithmAho-Corasick string matching algorithm
Aho-Corasick string matching algorithm
 
New C# features
New C# featuresNew C# features
New C# features
 
The Art of Java Type Patterns
The Art of Java Type PatternsThe Art of Java Type Patterns
The Art of Java Type Patterns
 
Oop objects_classes
Oop objects_classesOop objects_classes
Oop objects_classes
 

More from Sergey Platonov

More from Sergey Platonov (18)

Лев Казаркин, Удивительные приключения регистров SSE или в поисках одного бага
Лев Казаркин, Удивительные приключения регистров SSE или в поисках одного багаЛев Казаркин, Удивительные приключения регистров SSE или в поисках одного бага
Лев Казаркин, Удивительные приключения регистров SSE или в поисках одного бага
 
Павел Филонов, Разделяй и управляй вместе с Conan.io
Павел Филонов, Разделяй и управляй вместе с Conan.ioПавел Филонов, Разделяй и управляй вместе с Conan.io
Павел Филонов, Разделяй и управляй вместе с Conan.io
 
Антон Полухин. C++17
Антон Полухин. C++17Антон Полухин. C++17
Антон Полухин. C++17
 
Павел Беликов, Как избежать ошибок, используя современный C++
Павел Беликов, Как избежать ошибок, используя современный C++Павел Беликов, Как избежать ошибок, используя современный C++
Павел Беликов, Как избежать ошибок, используя современный C++
 
Денис Кандров, Пушкова Евгения, QSpec: тестирование графических приложений на Qt
Денис Кандров, Пушкова Евгения, QSpec: тестирование графических приложений на QtДенис Кандров, Пушкова Евгения, QSpec: тестирование графических приложений на Qt
Денис Кандров, Пушкова Евгения, QSpec: тестирование графических приложений на Qt
 
Алексей Кутумов, Coroutines everywhere
Алексей Кутумов, Coroutines everywhereАлексей Кутумов, Coroutines everywhere
Алексей Кутумов, Coroutines everywhere
 
Дмитрий Нестерук, Паттерны проектирования в XXI веке
Дмитрий Нестерук, Паттерны проектирования в XXI векеДмитрий Нестерук, Паттерны проектирования в XXI веке
Дмитрий Нестерук, Паттерны проектирования в XXI веке
 
Александр Тарасенко, Использование python для автоматизации отладки С/C++ код...
Александр Тарасенко, Использование python для автоматизации отладки С/C++ код...Александр Тарасенко, Использование python для автоматизации отладки С/C++ код...
Александр Тарасенко, Использование python для автоматизации отладки С/C++ код...
 
Павел Довгалюк, Обратная отладка
Павел Довгалюк, Обратная отладкаПавел Довгалюк, Обратная отладка
Павел Довгалюк, Обратная отладка
 
Dori Exterman, Considerations for choosing the parallel computing strategy th...
Dori Exterman, Considerations for choosing the parallel computing strategy th...Dori Exterman, Considerations for choosing the parallel computing strategy th...
Dori Exterman, Considerations for choosing the parallel computing strategy th...
 
Александр Фокин, Рефлексия в C++
Александр Фокин, Рефлексия в C++Александр Фокин, Рефлексия в C++
Александр Фокин, Рефлексия в C++
 
Михаил Матросов, Повседневный С++: boost и STL
Михаил Матросов, Повседневный С++: boost и STLМихаил Матросов, Повседневный С++: boost и STL
Михаил Матросов, Повседневный С++: boost и STL
 
Борис Сазонов, RAII потоки и CancellationToken в C++
Борис Сазонов, RAII потоки и CancellationToken в C++Борис Сазонов, RAII потоки и CancellationToken в C++
Борис Сазонов, RAII потоки и CancellationToken в C++
 
Дмитрий Демчук. Кроссплатформенный краш-репорт
Дмитрий Демчук. Кроссплатформенный краш-репортДмитрий Демчук. Кроссплатформенный краш-репорт
Дмитрий Демчук. Кроссплатформенный краш-репорт
 
Илья Шишков, Принципы создания тестируемого кода
Илья Шишков, Принципы создания тестируемого кодаИлья Шишков, Принципы создания тестируемого кода
Илья Шишков, Принципы создания тестируемого кода
 
Антон Наумович, Система автоматической крэш-аналитики своими средствами
Антон Наумович, Система автоматической крэш-аналитики своими средствамиАнтон Наумович, Система автоматической крэш-аналитики своими средствами
Антон Наумович, Система автоматической крэш-аналитики своими средствами
 
Андрей Карпов, Приватные байки от разработчиков анализатора кода
Андрей Карпов, Приватные байки от разработчиков анализатора кодаАндрей Карпов, Приватные байки от разработчиков анализатора кода
Андрей Карпов, Приватные байки от разработчиков анализатора кода
 
Юрий Ефимочев, Компилируемые в реальном времени DSL для С++
Юрий Ефимочев, Компилируемые в реальном времени DSL для С++ Юрий Ефимочев, Компилируемые в реальном времени DSL для С++
Юрий Ефимочев, Компилируемые в реальном времени DSL для С++
 

Recently uploaded

%+27788225528 love spells in new york Psychic Readings, Attraction spells,Bri...
%+27788225528 love spells in new york Psychic Readings, Attraction spells,Bri...%+27788225528 love spells in new york Psychic Readings, Attraction spells,Bri...
%+27788225528 love spells in new york Psychic Readings, Attraction spells,Bri...
masabamasaba
 
%+27788225528 love spells in Colorado Springs Psychic Readings, Attraction sp...
%+27788225528 love spells in Colorado Springs Psychic Readings, Attraction sp...%+27788225528 love spells in Colorado Springs Psychic Readings, Attraction sp...
%+27788225528 love spells in Colorado Springs Psychic Readings, Attraction sp...
masabamasaba
 
The title is not connected to what is inside
The title is not connected to what is insideThe title is not connected to what is inside
The title is not connected to what is inside
shinachiaurasa2
 
TECUNIQUE: Success Stories: IT Service provider
TECUNIQUE: Success Stories: IT Service providerTECUNIQUE: Success Stories: IT Service provider
TECUNIQUE: Success Stories: IT Service provider
mohitmore19
 
%+27788225528 love spells in Boston Psychic Readings, Attraction spells,Bring...
%+27788225528 love spells in Boston Psychic Readings, Attraction spells,Bring...%+27788225528 love spells in Boston Psychic Readings, Attraction spells,Bring...
%+27788225528 love spells in Boston Psychic Readings, Attraction spells,Bring...
masabamasaba
 
%+27788225528 love spells in Atlanta Psychic Readings, Attraction spells,Brin...
%+27788225528 love spells in Atlanta Psychic Readings, Attraction spells,Brin...%+27788225528 love spells in Atlanta Psychic Readings, Attraction spells,Brin...
%+27788225528 love spells in Atlanta Psychic Readings, Attraction spells,Brin...
masabamasaba
 

Recently uploaded (20)

%in Durban+277-882-255-28 abortion pills for sale in Durban
%in Durban+277-882-255-28 abortion pills for sale in Durban%in Durban+277-882-255-28 abortion pills for sale in Durban
%in Durban+277-882-255-28 abortion pills for sale in Durban
 
%+27788225528 love spells in new york Psychic Readings, Attraction spells,Bri...
%+27788225528 love spells in new york Psychic Readings, Attraction spells,Bri...%+27788225528 love spells in new york Psychic Readings, Attraction spells,Bri...
%+27788225528 love spells in new york Psychic Readings, Attraction spells,Bri...
 
Microsoft AI Transformation Partner Playbook.pdf
Microsoft AI Transformation Partner Playbook.pdfMicrosoft AI Transformation Partner Playbook.pdf
Microsoft AI Transformation Partner Playbook.pdf
 
Direct Style Effect Systems - The Print[A] Example - A Comprehension Aid
Direct Style Effect Systems -The Print[A] Example- A Comprehension AidDirect Style Effect Systems -The Print[A] Example- A Comprehension Aid
Direct Style Effect Systems - The Print[A] Example - A Comprehension Aid
 
OpenChain - The Ramifications of ISO/IEC 5230 and ISO/IEC 18974 for Legal Pro...
OpenChain - The Ramifications of ISO/IEC 5230 and ISO/IEC 18974 for Legal Pro...OpenChain - The Ramifications of ISO/IEC 5230 and ISO/IEC 18974 for Legal Pro...
OpenChain - The Ramifications of ISO/IEC 5230 and ISO/IEC 18974 for Legal Pro...
 
%+27788225528 love spells in Colorado Springs Psychic Readings, Attraction sp...
%+27788225528 love spells in Colorado Springs Psychic Readings, Attraction sp...%+27788225528 love spells in Colorado Springs Psychic Readings, Attraction sp...
%+27788225528 love spells in Colorado Springs Psychic Readings, Attraction sp...
 
The title is not connected to what is inside
The title is not connected to what is insideThe title is not connected to what is inside
The title is not connected to what is inside
 
call girls in Vaishali (Ghaziabad) 🔝 >༒8448380779 🔝 genuine Escort Service 🔝✔️✔️
call girls in Vaishali (Ghaziabad) 🔝 >༒8448380779 🔝 genuine Escort Service 🔝✔️✔️call girls in Vaishali (Ghaziabad) 🔝 >༒8448380779 🔝 genuine Escort Service 🔝✔️✔️
call girls in Vaishali (Ghaziabad) 🔝 >༒8448380779 🔝 genuine Escort Service 🔝✔️✔️
 
%in Lydenburg+277-882-255-28 abortion pills for sale in Lydenburg
%in Lydenburg+277-882-255-28 abortion pills for sale in Lydenburg%in Lydenburg+277-882-255-28 abortion pills for sale in Lydenburg
%in Lydenburg+277-882-255-28 abortion pills for sale in Lydenburg
 
call girls in Vaishali (Ghaziabad) 🔝 >༒8448380779 🔝 genuine Escort Service 🔝✔️✔️
call girls in Vaishali (Ghaziabad) 🔝 >༒8448380779 🔝 genuine Escort Service 🔝✔️✔️call girls in Vaishali (Ghaziabad) 🔝 >༒8448380779 🔝 genuine Escort Service 🔝✔️✔️
call girls in Vaishali (Ghaziabad) 🔝 >༒8448380779 🔝 genuine Escort Service 🔝✔️✔️
 
%in tembisa+277-882-255-28 abortion pills for sale in tembisa
%in tembisa+277-882-255-28 abortion pills for sale in tembisa%in tembisa+277-882-255-28 abortion pills for sale in tembisa
%in tembisa+277-882-255-28 abortion pills for sale in tembisa
 
Shapes for Sharing between Graph Data Spaces - and Epistemic Querying of RDF-...
Shapes for Sharing between Graph Data Spaces - and Epistemic Querying of RDF-...Shapes for Sharing between Graph Data Spaces - and Epistemic Querying of RDF-...
Shapes for Sharing between Graph Data Spaces - and Epistemic Querying of RDF-...
 
TECUNIQUE: Success Stories: IT Service provider
TECUNIQUE: Success Stories: IT Service providerTECUNIQUE: Success Stories: IT Service provider
TECUNIQUE: Success Stories: IT Service provider
 
%+27788225528 love spells in Vancouver Psychic Readings, Attraction spells,Br...
%+27788225528 love spells in Vancouver Psychic Readings, Attraction spells,Br...%+27788225528 love spells in Vancouver Psychic Readings, Attraction spells,Br...
%+27788225528 love spells in Vancouver Psychic Readings, Attraction spells,Br...
 
%+27788225528 love spells in Boston Psychic Readings, Attraction spells,Bring...
%+27788225528 love spells in Boston Psychic Readings, Attraction spells,Bring...%+27788225528 love spells in Boston Psychic Readings, Attraction spells,Bring...
%+27788225528 love spells in Boston Psychic Readings, Attraction spells,Bring...
 
VTU technical seminar 8Th Sem on Scikit-learn
VTU technical seminar 8Th Sem on Scikit-learnVTU technical seminar 8Th Sem on Scikit-learn
VTU technical seminar 8Th Sem on Scikit-learn
 
%+27788225528 love spells in Atlanta Psychic Readings, Attraction spells,Brin...
%+27788225528 love spells in Atlanta Psychic Readings, Attraction spells,Brin...%+27788225528 love spells in Atlanta Psychic Readings, Attraction spells,Brin...
%+27788225528 love spells in Atlanta Psychic Readings, Attraction spells,Brin...
 
%in Stilfontein+277-882-255-28 abortion pills for sale in Stilfontein
%in Stilfontein+277-882-255-28 abortion pills for sale in Stilfontein%in Stilfontein+277-882-255-28 abortion pills for sale in Stilfontein
%in Stilfontein+277-882-255-28 abortion pills for sale in Stilfontein
 
Define the academic and professional writing..pdf
Define the academic and professional writing..pdfDefine the academic and professional writing..pdf
Define the academic and professional writing..pdf
 
Announcing Codolex 2.0 from GDK Software
Announcing Codolex 2.0 from GDK SoftwareAnnouncing Codolex 2.0 from GDK Software
Announcing Codolex 2.0 from GDK Software
 

Александр Гранин, Функциональная 'Жизнь': параллельные клеточные автоматы и комонады в C++

  • 1. Functional “Life”: parallel cellular automata and comonads Alexander Granin graninas@gmail.com C++ Russia, Saint Petersburg
  • 2. Who I am? ● C++, Haskell, C# ● C++ User Group Novosibirsk, 2014 “Functional Declarative Design in C++” ● C++ Siberia Novosibirsk, 2015 “Functional Microscope: Lenses in C++” ● Talks, articles, research on FP in general, FP in C++
  • 3. struct Presentation { Functional programming in С++ Functionally designed cellular automation Parallel computation of cellular automation };
  • 5. C++ FP Enthusiasts ● Range v3 by Eric Niebler - proposal for C++ Standard Lib ● FTL (Functional Template Library) by Bjorn Aili ● Cat by Nicola Bonelli - Category Theory elements ● Bartosz Milewski ● John Carmack ● … ● <Place your name here>
  • 6. С++ User Group Novosibirsk, 2014 “Functional Declarative Design in C++”
  • 7. С++ Siberia Novosibirsk, 2015 “Functional Microscope: Lenses in C++” auto lens = personL() to addressL() to houseL(); Account account1 = {...}; Account account2 = set(lens, account1, 20); // account2.person.address.house == 20 std::function<int(int)> modifier = [](int old) { return old + 6; }; Account account3 = over(lens, account2, modifier); // account3.person.address.house == 26 Lens 2 Lens 3Lens 1
  • 8. FP elements in C++ ● Lambdas, closures, functions (almost pure) ● std::function<> ● Immutability, POD-types ● Templates - pure functional language ● for_each(), recursion ● C++ Concepts: coming soon...
  • 9. 9 Simple 1-dimensional 3-state CA ● 1 dimension ● 3 states: A (“Alive”), P (“Pregnant”), D/space (“Dead”), A A A A A A P P A A A 1 gen P 2 gen A A A 3 gen A A A A 4 gen A P A 5 gen A A A 6 gen A A A A 7 gen A P A
  • 10. template <typename T> struct Universe { std::vector<T> field; int position; }; typedef char Cell; const Cell Pregnant = 2; const Cell Alive = 1; const Cell Dead = 0; Universe<Cell> A A A A Universe<T>: Pointed array Universe<Cell> u; u.field = {D, A, A, D, A, A, D}; u.position = 3;
  • 11. Immutable shift A A A A Universe<Cell> left (const Universe<Cell>& u) { Universe<Cell> newU { u.field, u.position - 1 }; if (u.position == 0) newU.position = u.size() - 1; return newU; } Universe<Cell> right (const Universe<Cell>& u); A A A A A A A A shift to right shift to left
  • 12. Observing: shift and extract A A A A Cell extract(const Universe<Cell>& u) { return u.field[u.position]; } Universe<Cell> u = {...}; Cell cur = extract (u); Cell r = extract (right (u)); Cell rr = extract (right (right (u))); Cell l = extract (left (u)); Cell ll = extract (left (left (u))); D A A A A shift to left shift to left extract
  • 13. Rule: observe and reduce A A A A P Cell rule(const Universe<Cell>& row) { // extract l, ll, cur, r, rr here if (isA(l) && isA(r) && !isAorP(cur)) return Pregnant; // ... more rules here return Dead; }
  • 14. Applying rule: extend, extract Cell rule (Universe<Cell> row) Universe<Cell> extend ( std::function<Cell(Universe<Cell>)> f, Universe<Cell> u) A A A A P P
  • 15. Step: duplicate, (for_each: extend, extract) A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A P A A P A Cell rule (Universe<Cell> row) Universe<Cell> extend ( std::function<Cell(Universe<Cell>)> f, Universe<Cell> u) Universe<Universe<Cell>> duplicate (Universe<Cell> u) Universe<Cell> left (Universe<Cell> u) Universe<Cell> right (Universe<Cell> u)
  • 16. 16 Generic functional approach #define UT Universe<T> #define UUT Universe<Universe<T>> template <typename T> T rule (const UT& u) template <typename T> UT left (const UT& u) template <typename T> UT right (const UT& u)
  • 17. Generic extract template <typename T> T extract(const UT& u) { return u.field[u.position]; }
  • 18. Generic extend template <typename T> UT extend ( const func<T(UT)>& f, const UT& u) { UUT duplicated = duplicate (u); return { map(f, duplicated.field), u.position }; }
  • 19. Generic map template<typename A, typename B, template <class ...> class Container> Container<B> map ( const std::function<B(A)>& f, const Container<A>& va) { Container<B> vb; std::transform(va.begin(), va.end(), std::back_inserter(vb), f); return vb; }
  • 20. Generic duplicate const std::function<UT(UT)> leftCreator = [](const UT& u) {return left(u); }; const std::function<UT(UT)> rightCreator = [](const UT& u) {return right(u); }; template <typename T> UUT duplicate (const UT& u) { return makeUniverse (leftCreator, rightCreator, u); }
  • 21. Generic makeUniverse template <typename T> UUT makeUniverse ( const std::function<UT(UT)>& leftCreator, const std::function<UT(UT)>& rightCreator, const UT& u) { std::vector<UT> lefts = tailOfGen(u.position, leftCreator, u); std::vector<UT> rights = tailOfGen(u.size() - u.position - 1, rightCreator, u); std::vector<UT> all; all.swap(lefts); all.push_back(u); all.insert(all.end(), rights.begin(), rights.end()); return { std::move(all), u.position }; }
  • 22. extract + duplicate + extend = comonad template <typename T> T extract (const UT& u) template <typename T> UT extend ( const func<T(UT)>& f, const UT& u) template <typename T> UUT duplicate (const UT& u)
  • 23. 23 Parallel computations in FP Container<B> map ( const std::function<B(A)>& f, const Container<A>& va); Container<B> mapPar ( const std::function<B(A)>& f, const Container<A>& va);
  • 24. mapPar template <typename A, typename B, template <class ...> class Container> Container<B> mapPar ( const std::function<B(A)>& f, const Container<A>& va) { Container<std::future<B>> pars = map(par(f), va); std::future<Container<B>> pRes = joinPars(pars); return pRes.get(); }
  • 25. template <typename A, typename B> std::function<std::future<B>(A)> par( const std::function<B(A)>& f) { return [=](const A& a) { return std::async(std::launch::async, [=]() { return f(a); } ); }; } par
  • 26. template <typename B> std::future<std::vector<B>> joinPars( std::vector<std::future<B>>& pars) { return std::async(std::launch::async, [&]() { std::vector<B> bs; bs.reserve(pars.size()); for (auto& it : pars) bs.push_back(it.get()); return bs; }); } joinPars
  • 27. 27 Parallel Game of Life benchmark ● 2 dimensions ● 2 states: A (“Alive”), D/space (“Dead”), // Pointed array of pointed arrays typedef Universe<Cell> LifeRow; typedef Universe<LifeRow> LifeField;
  • 28. A little bit harder... #define UT Universe<T> #define UUT Universe<Universe<T>> #define UUUT Universe<Universe<Universe<T>>> #define UUUUT Universe<Universe<Universe<Universe<T>>>> template <typename T> UUUUT duplicate2 (const UUT& u) template <typename T> UUT extend2 ( const func<T(UUT)>& f, const UUT& u) template <typename T> T extract2 (const UUT& u)
  • 29. extend vs extend2 template <typename T> UT extend ( const func<T(UT)>& f, const UT& u) { UUT duplicated = duplicate (u); return { map (f, duplicated.field), u.position }; } template <typename T> UUT extend2 ( const func<T(UUT)>& f, const UUT& uut) { UUUUT duplicated = duplicate2 (uut); return fmap2 (f, duplicated); }
  • 30. fmap2 template <typename T> UUT fmap2 ( const func<T(UUT)>& f, const UUUUT& uuut) { const func<UT(UUUT)> f2 = [=](const UUUT& uuut2) { // Something really complicated here with using of ‘f’. }; return { map (f2, uuut.field), uuut.position }; // parallelization: map -> mapPar }
  • 31. Game of Life benchmark Field side Sequential Parallel (microseconds) 50 484 283 100 3900 2291 150 12669 8005 200 30278 19415
  • 32. Game of Life on comonads, C++ ● Highly experimental ● Sequential, async and parallel GoL ● Simple 1D 3-state CA ● Functional design ● https://github.com/graninas/CMLife ● Клеточные автоматы и комонады, by Hithroc Mehatoko