پیش‌نویس:Monad

استفاده از مونادها برای ساختاربندی برنامه‌های تابعی توضیح داده شده است. مونادها چارچوبی مناسب برای شبیه‌سازی اثراتی که در سایر زبان‌ها وجود دارند فراهم می‌کنند، مانند وضعیت سراسری، مدیریت استثناها، ورودی/خروجی یا عدم‌قطعیت. در این زمینه، سه مطالعه موردی به‌طور دقیق بررسی شده‌اند: - چگونه مونادها تغییر یک ارزیاب ساده را آسان می‌کنند. - چگونه مونادها به‌عنوان پایه‌ای برای یک نوع داده از آرایه‌ها که قابلیت به‌روزرسانی در محل دارند عمل می‌کنند. - و چگونه مونادها می‌توانند برای ساخت پارسرها استفاده شوند. در برنامه‌نویسی تابعی، موناد یک ساختار انتزاعی است که امکان ترکیب توابع مختلف و بسته‌بندی مقادیر بازگشتی آن‌ها را در یک نوع خاص فراهم می‌کند. مونادها علاوه بر تعریف یک نوع داده‌ی بسته‌بندی‌شده، دو عملیات اصلی را نیز ارائه می‌دهند: یکی برای بسته‌بندی مقادیر در نوع موناد و دیگری برای ترکیب توابعی که مقادیر مونادیک تولید می‌کنند. در برنامه‌نویسی تابعی، زبان‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: - زبان‌های خالص مانند Miranda و Haskell که بر مبنای محاسبات لامبدا به شکلی ساده و بدون تغییرات اضافی طراحی شده‌اند. - زبان‌های ناخالص مانند Scheme و Standard ML که محاسبات لامبدا را با افزودن ویژگی‌هایی نظیر انتساب، مدیریت استثناها، یا تداوم‌ها (continuations) گسترش می‌دهند. زبان‌های خالص به دلیل ساده‌تر بودن در تحلیل و بهره‌گیری از قابلیت‌هایی مانند ارزیابی تنبل، برتری‌هایی دارند. از سوی دیگر، زبان‌های ناخالص با ارائه کارایی بالاتر و در برخی موارد، امکان نوشتن کدهای فشرده‌تر، مزایای ویژه‌ای ارائه می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در علوم کامپیوتر نظری، به‌ویژه در حوزه‌های نظریه نوع و نظریه دسته‌ها، رویکردهای جدیدی را پیشنهاد کرده‌اند که می‌توانند مزایای زبان‌های خالص و ناخالص را ترکیب کنند. یکی از این رویکردها، استفاده از مونادها برای ادغام اثرات ناخالص در زبان‌های تابعی خالص است. مفهوم موناد، که ریشه در نظریه دسته‌ها دارد، توسط Moggi برای ساختاردهی معناشناسی صوری زبان‌های برنامه‌نویسی معرفی شد. این ایده را می‌توان به ساختاربندی برنامه‌های تابعی نیز تعمیم داد.  در زبان‌های برنامه‌نویسی عمومی، مونادها به کاهش پیچیدگی و حذف کدهای تکراری کمک می‌کنند، مانند مدیریت مقادیر نامعتبر، خطاها، یا انجام عملیات پشتیبان. در زبان‌های تابعی، مونادها روشی را فراهم می‌کنند تا توالی‌های پیچیده‌ی توابع به خطوط ساده و روانی تبدیل شوند که کنترل جریان برنامه و اثرات جانبی را در سطح بالاتری مدیریت می‌کنند.مفهوم موناد و نام آن ریشه در نظریه دسته‌ها (Category Theory) دارد، که در آن موناد به‌عنوان یک فانکتور (Functor) همراه با ساختارهای اضافی تعریف می‌شود. در اواخر دهه ۱۹۸۰ و اوایل دهه ۱۹۹۰، پژوهش‌ها نشان دادند که مونادها می‌توانند مشکلات مختلف در علوم کامپیوتر را در قالب یک مدل تابعی منسجم حل کنند.   نظریه دسته‌ها همچنین قوانینی به نام قوانین موناد تعریف می‌کنند که هر موناد باید از آن‌ها پیروی کند. این قوانین ابزاری برای اطمینان از درستی کدهای مونادیک فراهم می‌کنند.مونادها با شفاف‌سازی معنای نوع خاصی از محاسبات، می‌توانند برای پیاده‌سازی ویژگی‌های کاربردی زبان‌های برنامه‌نویسی مورد استفاده قرار گیرند. زبان‌هایی مانند Haskell، تعاریف از پیش آماده‌ای از ساختار عمومی موناد و نمونه‌های رایج آن را در کتابخانه‌های اصلی خود فراهم کرده‌اند.

منابع

Philip Wadler, University of Glasgow