Standard ML

Standard ML
Семантика	Формальная, ориентированная на интерпретацию
Класс языка	аппликативный, функциональный, императивный
Тип исполнения	общего назначения
Появился в	1984, 1990, 1997
Автор	Робин Милнер и другие
Расширение файлов	.sml
Выпуск	Standard ML '97 (1997 (1997))
Система типов	Хиндли — Милнера
Основные реализации	много
Диалекты	Alice, SML#, Manticore и другие
Испытал влияние	Lisp, ISWIM, ML, POP-2, Hope, Clear
Повлиял на	Erlang, OCaml, Haskell, successor ML (sML)
Лицензия	открытое ПО
Сайт	sml-family.org
Платформа	x86, AMD64, PowerPC, ARM, SPARC, S390, DEC Alpha, MIPS, HPPA, PDP-11, JVM, .Net, LLVM, C--, TAL, Си, Ada
ОС	BSD, Linux (Debian, Fedora и др.), Windows, Cygwin, MinGW, Darwin, Solaris, Hurd, AIX, HP-UX

Standard ML (SML) — компилируемый язык программирования общего назначения высшего порядка, основанный на системе типов Хиндли — Милнера.

Отличается математически точным определением (гарантирующим идентичность смысла программ вне зависимости от компилятора и аппаратного обеспечения), имеющим доказанную надёжность статической и динамической семантики. Является «в основном функциональным» языком, то есть поддерживает большинство технических свойств функциональных языков, но также предоставляет развитые возможности императивного программирования при необходимости. Сочетает устойчивость программ, гибкость на уровне динамически типизируемых языков и быстродействие на уровне языка Си; обеспечивает превосходную поддержку как быстрого прототипирования, так и модульности и крупномасштабного программирования.

SML был первым самостоятельным компилируемым языком в семействе ML и до сих пор служит опорным языком в сообществе по развитию ML (successor ML). В SML впервые была реализована уникальная аппликативная система модулей — язык модулей ML.

Общие сведения

Язык изначально ориентирован на крупномасштабное программирование программных систем: он предоставляет эффективные средства абстракции и модульности, обеспечивая высокий коэффициент повторного использования кода, и это делает его подходящим также для быстрого прототипирования программ, в том числе и крупномасштабных. Например, в процессе разработки (тогда ещё экспериментального) компилятора SML/NJ (60 тысяч строк на SML), порой приходилось вносить радикальные изменения в реализации ключевых структур данных, влияющих на десятки модулей — и новая версия компилятора была готова в течение дня. (см. также ICFP Programming Contest за 2008, 2009.) При этом, в отличие многих других языков, подходящих для быстрого прототипирования, SML может очень эффективно компилироваться.

SML известен своим относительно низким порогом вхождения и служит языком обучения программированию во многих университетах мира. Обширно документирован в рабочем виде, активно используется учёными в качестве базы для исследования новых элементов языков программирования и идиом (см., например, полиморфизм структурных типов). К настоящему времени все реализации языка (включая устаревшие) стали открытыми и свободными.

Отличительные особенности

Язык имеет математически точное (англ. rigorous) формальное определение, называемое «Определением» (англ. The Definition). Для Определения построено доказательство полной типобезопасности, что гарантирует устойчивость программ и предсказуемое поведение даже при некорректных входных данных и возможных ошибках программистов. Даже содержащая ошибку программа на SML всегда продолжает вести себя как ML-программа: она может навечно уйти в расчёты или породить исключение, но она не может обрушиться.

SML является в основном функциональным (mostly functional или primarily functional) языком, то есть поддерживает большинство технических свойств функциональных языков, но также предоставляет возможности императивного программирования. Его чаще называют «языком высшего порядка», чтобы подчеркнуть поддержку первоклассных функций и при этом отличить его от ссылочно-прозрачных языков.

SML реализует выдающиеся средства поддержки крупномасштабного программирования за счёт наиболее мощной и выразительной системы модулей среди известных (язык модулей ML). В SML реализована ранняя версия языка модулей, являющаяся отдельным слоем языка: модули могут содержать объекты ядра языка, но не наоборот.

В отличие многих других языков семейства ML (OCaml, Haskell, F#, Felix, Opa, Nemerle и других), SML весьма минималистичен: он не имеет изначально встроенных средств объектно-ориентированного программирования, средств конкурентности, ad-hoc-полиморфизма, динамической типизации, генераторов списков и многих других возможностей. Однако, SML отличается ортогональностью (то есть реализует минимально необходимый, но полный набор максимально различных элементов), что позволяет сравнительно легко эмулировать прочие возможности, и необходимые для этого приёмы широко освещены в литературе. Фактически, SML позволяет использовать сколь угодно высокоуровневую функциональность в качестве примитивной для реализации функциональности ещё более высокого уровня. В частности, построены модели реализации классов типов и монад с использованием только стандартных конструкций SML, а также средств объектно-ориентированного программирования. Более того, SML является одним из немногих языков, в котором непосредственно реализованы продолжения первого класса.

Возможности

Мощная выразительная система типов

Система типов Хиндли — Милнера (Х-М) является отличительной особенностью ML и его потомков. Она обеспечивает надёжность программ за счёт раннего выявления ошибок, высокий коэффициент повторного использования кода, высокий потенциал к оптимизации, сочетая эти качества с немногословностью и выразительностью на уровне динамически типизируемых языков. Наиболее характерными чертами, присущими Х-М, являются полиморфизм типов, а также алгебраические типы данных и сопоставление с образцом на них.

Реализация Х-М в SML имеет следующие особенности:

• поддерживается полная абстракция и единообразие типов: любой конструктор типов применим к любому типу, и вводимые пользователем типы используются неотличимо от встроенных
• полиморфизм типов ограничен пренексным полиморфизмом и имеет дополнительные ограничения
• отдельное место отводится типам, допускающим проверку на равенство (equality types)
• выведение почти всех типов (за единичными исключениями)
• Разнообразие встроенных разновидностей типов-произведений, используемых без необходимости предварительного объявления:
  • записи
  • кортежи (реализованные в действительности как записи с номерами в качестве имён полей)
  • массивы (служащие для обеспечения высокой эффективности — см. далее)
• исключения имеют особую семантику: тип исключения является единственным в языке расширяемым типом (extensible type), то есть всякое определение exception X вводит в программу новую конструирующую функцию X для типа exn. Как следствие, определения исключений являются порождающими, то есть повторение идентичного определения exception Foo exception Foo вводит два разных конструктора, несовместимых друг с другом, и из-за совпадения имён второй заслоняет видимость первого. Это делает механизм динамической обработки исключений статически типобезопасным (но не гарантирует отсутствие необработанных исключений — соответствующие доработки системы типов были предложены много позже — см. полиморфизм управляющих конструкций).

Поддержка функционального программирования

• «всё — выражение» (англ. everything is an expression)
• все функции являются объектами первого класса (представленными в виде замыканий)
  • доступно каррирование для функций (но не для конструкторов типов)
• по умолчанию все объявляемые значения константны
• лексическая область видимости (позволяющее инкапсулировать изменяемое состояние в функции)
• лямбда-абстракция
• гарантия оптимизации хвостовых вызовов (это особенно важно для эффективной реализации продолжений — см. программирование в стиле передачи продолжений)
• рекурсивные типы данных

Поддержка императивного программирования

• последовательное исполнение выражений в однозначном порядке (слева направо)
• мутабельные ячейки, аккуратно обособленные в системе типов в виде ссылок, обеспечивающих полную безопасность по типам и по доступу к памяти (и за их счёт возможность эмуляции вызова по ссылке)
• мутабельные массивы (отдельно от константных, которые также доступны)
• обработка исключений
• цикл while
• полное сохранение «духа ML» в императивных участках кода и возможность их безопасного смешивания с чистыми.

Обеспечение высокой эффективности программ

• энергичная семантика передачи параметров
• мутабельные ячейки
• стандартная поддержка нескольких разновидностей массивов: константных (Vector) и мутабельных (Array), в том числе двухмерных (Array2), мономорфных (MonoVector, MonoArray) и полиморфных; а также их некопирующих срезов. Строковые типы, как и в Си, реализованы посредством массивов символов (то есть тип string определён как char vector), и также доступны их некопирующие срезы (тип substring).
• гарантия оптимизации хвостовых вызовов
• полное статическое разрешение типов всех выражений, включая полиморфную проверку значений на равенство, с полным удалением информации о типах в целевом коде (но остаётся контроль переполнения)
• (в некоторых реализациях) очень тонкий и быстрый FFI, доступность каламбуров типизации, ручной контроль над сборщиком мусора и другие нестандартные особенности

Способы использования

В отличие от многих языков, SML предоставляет большое многообразие способов своего использования:

• интерактивное доказательство теорем
• REPL и явная загрузка модулей
• инкрементальная компиляция (традиционная для потомков Лиспа)
• пакетная компиляция (традиционная для потомков Алгола и BCPL)
• полнопрограммно-оптимизирующая компиляция (порой позволяющая конкурировать в быстродействии с Си — см. MLton)
• интерпретация (очень редко)

При этом в определённых режимах возможны самые разные целевые платформы и стратегии компиляции:

• в машинный код (на данный момент покрывается порядка десятка семейств архитектур; теоретически кроссплатформенность может быть существенно шире, чем у всех потомков Алгола и BCPL, за счёт более высокого уровня абстракции от машинного языка, и в каждом случае потенциально возможно создание эффективно оптимизирующего компилятора)
• в общепринятые байт-коды (JVM, .Net)
• в собственные байт-коды
• в языки программирования общего назначения семантически более низкого уровня (Си, Ada, Java, Ассемблер — только пакетно или полнопрограммно)
• в другие диалекты ML (см. Isabelle (система автоматического доказательства теорем) и преобразование программ)

Сами стратегии компиляции также существенно различаются:

• преобразование замыканий, в стиле передачи продолжений, представление адресов функций глобальным вариантным типом.
• сохранение явных потоков исходного кода, автоматическое распараллеливание, уплощение многопоточного исходного кода до линейного.
• обёрнутое (boxed) или не-обёрнутое (unboxed) представление примитивных типов
• динамическая или статическая сборка мусора, в одном потоке с приложением или в отдельном, полностью автоматическая или с возможностью явного контроля.

Язык

Базовая семантика

Мутабельные значения

Ограничение на значения

Ограничение на значения (англ. value restriction)

Крупномасштабное программирование

Модульность

Основная статья: Язык модулей ML

Система модулей SML является наиболее развитой системой модулей в языках программирования. Она повторяет семантику ядра ML (англ. Core ML), так что зависимости между крупными компонентами программ строятся подобно зависимостям мелкого уровня. Эта система модулей состоит из трёх видов модулей:

• структур (structure)
• сигнатур (signature)
• функторов (functor)

Структуры похожи на модули в большинстве языков программирования. Сигнатуры служат интерфейсами структур, но не привязываются жёстко к определённым структурам, а выстраивают отношения по схеме «многие-ко-многим», позволяя гибко управлять видимостью компонентов структур в зависимости от нужд контекста программы.

Функторы представляют собой «функции над структурами», позволяя разрывать зависимости времени компиляции и описывать параметризованные модули. Они дают возможность типобезопасным образом описывать вычисления над компонентами программ, которые в других языках могут реализовываться только посредством метапрограммирования — как шаблоны C++, только без боли и страданий, или макроязык Лиспа, только со статическим контролем безопасности порождаемого кода. Большинство языков вовсе не имеют ничего, сравнимого с функторами.

Принципиальным отличием языка модулей ML является то, что результат функтора может включать не только значения, но и типы, причём они могут зависеть от типов, входящих в состав параметра функтора. Этим модули ML оказываются наиболее близки в своей выразительности к системам с зависимыми типами, но, в отличие от последних, модули ML могут быть редуцированы в плоскую Систему F_ω (см. Язык модулей ML#F-преобразование Россберга — Руссо — Дрейера).

Синтаксис и синтаксический сахар

Синтаксис языка очень краток, по количеству зарезервированных слов занимает промежуточную позицию между Haskell и Pascal.

SML имеет контекстно-свободную грамматику, хотя в ней отмечены некоторые неоднозначности. SML/NJ использует LALR(1), но в одном месте присутствует LALR(2).

Список ключевых слов языка (совпадающие с ними идентификаторы не допускаются):

abstype and andalso as case datatype do
else end eqtype exception fn fun functor
handle if in include infix infixr let local
nonfix of op open orelse raise rec
sharing sig signature struct structure
then type val where while with withtype

Допустимы также символьные идентификаторы — то есть имена типов, данных и функций могут состоять из следующих небуквенных символов:

! % & $ # + - * / : < = > ? @ \ ~ ' ^ |

Имена из этих символов могут быть любой длины:

val ----> = 5
fun !!?©**??!! x = x - 1
infix 5 $^$^$^$ fun a $^$^$^$ b = a + b
val :-|==>-># = List.foldr

Разумеется, использование таких имён на практике не желательно, но если предыдущий автор поддерживаемого кода их интенсивно применял, то благодаря формальному определению, становится возможным (и SML сам позволяет довольно легко эту задачу решить) написание препроцессора для исправления мнемоники.

Исключаются лишь следующие цепочки символов:

:  |  =  =>  ->  #  :>

Причина этого ограничения заключена в их особой роли в синтаксисе языка:

: — явное аннотирование типа значения

| — разделение образцов

= — отделение тела функции от её заголовка

=> — отделение тела лямбда-функции от её заголовка

-> — конструктор функционального (стрелочного) типа

# — доступ к полю записи

:> — сопоставление структуры с сигнатурой

В SML не предусмотрено встроенного синтаксиса для массивов и векторов (константных массивов). Некоторые реализации в той или иной мере поддерживают синтаксис для массивов ([|1,2,3|]) и векторов (#[1,2,3]) в качестве расширения.

Операция присваивания записывается как в языках семейства Паскаль: x:=5

Экосистема языка

Стандартная библиотека

Стандартная библиотека SML носит название Базиса (англ. Basis). Она формировалась много лет, пройдя тщательное тестирование на реальных задачах на базе SML/NJ, её черновик был опубликован в 1996 году, и затем её спецификация была официально издана в 2004 году. В этот период уже появлялись руководства по её использованию. Базисная библиотека реализует лишь необходимый минимум модулей: тривиальные типы данных, арифметика над ними, ввод-вывод, платформенно-независимый интерфейс к операционной системе, и т. п., но не реализует более сложную функциональность (например, многопоточность). Многие компиляторы дополнительно представляют различные экспериментальные библиотеки.

Компиляторы могут использовать знания о Базисе для применения заранее оптимизированных алгоритмов и специализированных техник оптимизации: например, MLton использует нативное представление типов Базиса (в точности соответствующее примитивным типам языка Си), а также простейших агрегатных типов, составленных из них.

Как и в большинстве языков, в Базисе SML действует ряд определённых архитектурных и синтаксических соглашений. Прежде всего это тривиальные составляющие стандартных структур, таких как сходные по названию и сигнатурам комбинаторы (такие как fold). Далее, это распространяющаяся на большинство типов схема преобразования в строковый тип и обратно.

Конверторы и сканеры

Стандартная схема преобразования в строковый тип и обратно инкапсулирована в структуру StringCvt:

structure StringCvt :
   sig
      datatype radix = BIN | OCT | DEC | HEX

      datatype realfmt
            = SCI of int option
            | FIX of int option
            | GEN of int option
            | EXACT

      type ('a, 'b) reader = 'b -> ('a * 'b) option

      val padLeft : char -> int -> string -> string
      val padRight : char -> int -> string -> string
      val splitl : (char -> bool) -> (char, 'a) reader -> 'a -> (string * 'a)
      val takel : (char -> bool) -> (char, 'a) reader -> 'a -> string
      val dropl : (char -> bool) -> (char, 'a) reader -> 'a -> 'a
      val skipWS : (char, 'a) reader -> 'a -> 'a

      type cs
      val scanString : ((char, cs) reader -> ('a, cs) reader) -> string -> 'a option
   end

Схема преобразования не ограничивается перечислением обоснований систем счисления, как в Си (BIN, OCT, DEC, HEX). Она распространяется на программирование высшего порядка, позволяя описывать операции чтения значений конкретных типов из абстрактных потоков и записи в них, и затем преобразовывать простые операции в более сложные посредством комбинаторов. В роли потоков могут выступать как стандартные потоки ввод-вывода, так и просто агрегатные типы, такие как списки или строки.

Ключевым ингредиентом этой схемы являются ридеры, то есть значения типа ('a,'b) reader. Интуитивно, ридер — это функция, которая принимает на вход поток типа 'b и предпринимает попытку считать из него значение типа 'a, возвращая либо считанное значение и «остаток» потока, либо NONE в случае неудачи. Важной разновидностью ридеров являются сканеры, или сканирующие функции. Для данного типа T сканирующая функция имеет тип

(char,'b) reader -> (T,'b) reader

— то есть представляет собой конвертор из ридера символов в ридер данного типа. Сканеры входят в состав многих стандартных модулей, например, сигнатура INTEGER включает сканер для целых чисел:

signature INTEGER = sig
   eqtype int
   ...
   val scan : StringCvt.radix -> (char, 'a) StringCvt.reader -> 'a -> (int * 'a) option
end

Числа считываются атомарным образом, но ридеры могут считывать из потоков и цепочки поэлементно, например, посимвольно строку из строки:

fun stringGetc (s) =
   let
      val ss = Substring.full (s)
   in
      case Substring.getc (ss)
        of NONE => NONE
         | SOME (c,ss') => SOME (c,Substring.string (ss'))
   end;

stringGetc ("hello");
(* val it = SOME (#"h","ello") : (char * string) option *)

stringGetc ( #2(valOf it) );
(* val it = SOME (#"e","llo") : (char * string) option *)

stringGetc ( #2(valOf it) );
(* val it = SOME (#"l","lo") : (char * string) option *)

stringGetc ( #2(valOf it) );
(* val it = SOME (#"l","o") : (char * string) option *)

stringGetc ( #2(valOf it) );
(* val it = SOME (#"o","") : (char * string) option *)

stringGetc ( #2(valOf it) );
(* val it = NONE : (char * string) option *)

Сканеры позволяют создавать ридеры из имеющихся ридеров, например:

val stringGetInt = Int.scan StringCvt.DEC stringGetc

Структура StringCvt предоставляет также ряд вспомогательных функций. Например, splitl, takel и dropl комбинируют символьные ридеры с символьными предикатами, позволяя фильтровать потоки.

Следует отметить, что не символьные ридеры являются особым случаем ридеров вообще, а наоборот. Причина этого в том, что извлечение подпоследовательности из последовательности представляет собой обобщение извлечения подстроки из строки.

Портирование

Большинство реализаций языка достаточно строго соответствуют Определению. Различия заключаются в технических деталях, таких как бинарный формат раздельно компилируемых модулей, реализация FFI и др. На практике, реальная программа должна отталкиваться от некоего базиса (минимального набора типов, средств ввода-вывода и т. д.). Однако, Определение предъявляет лишь минимальные требования к составу начального базиса, так что единственный обозримый результат корректной программы согласно Определению состоит в том, что программа завершается либо порождает исключение, и большинство реализаций совместимы на этом уровне.

Однако, даже в стандартном Базисе заложены определённые потенциальные проблемы портируемости. Например, константа Int.maxInt содержит значение наибольшего возможного целого, упакованное в опциональный тип, и его необходимо извлекать либо сопоставлением с образцом, либо вызовом функции valOf. Для типов конечной размерности значение IntN.maxInt равно SOME(m), и использование обоих способов извлечения равнозначно. Но IntInf.maxInt равно NONE, так что прямое обращение к содержимому через valOf породит исключение Option. По умолчанию IntInf открыта, например, в компиляторе Poly/ML.

С определёнными усилиями возможна разработка программ, свободно портируемых между всеми актуальными реализациями языка. Примером такой программы является HaMLet.

Инструментарий разработки

К настоящему времени Standard ML полностью стал достоянием общественности: все реализации являются бесплатными и открытыми и распространяются под самыми лояльными лицензиями (BSD-style, MIT); тексты Определения языка (как в версии 1990 года, так и в ревизированной версии 1997 года) и спецификации Базиса также доступны бесплатно.

SML имеет большое число реализаций. Значительная их часть написана на самом SML; исключение составляют рантаймы некоторых компиляторов, написанные на Си и Ассемблере, а также система Poplog.

Компиляторы в нативный код

• SML/NJ (Standard ML of New Jersey) (основная статья) — кроссплатформенный оптимизирующий компилятор. Поддерживает REPL и пакетную компиляцию. Является «канонической» реализацией SML, хотя и имеет множество отклонений от Определения; служил инструментом разработки ряда других компиляторов и систем автоматического доказательства. Порождает нативный код для большого числа архитектур и ОС. FFI основан на динамической кодогенерации. Предоставляет ряд экспериментальных расширений, среди наиболее известных из которых можно отметить поддержку первоклассных продолжений, реализацию CML на их основе, одну из реализаций модулей высшего порядка (но не первого класса) и механизм квазицитирования для встраивания языков. Сопровождается богатой документацией.
• MLton (произносится «ми́лтон») (основная статья) (сайт проекта) — кроссплатформенный полнопрограммно-оптимизирующий компилятор. Обеспечивает для программ на SML быстродействие на уровне Си/C++ за счёт агрессивных оптимизаций, в том числе раскрытия рамок модулей, полной мономорфизации и дефункциализации программы и нативного (необёрнутого и бестегового) представления примитивных типов, строк и массивов; имеет прямой FFI; для длинной арифметики использует GnuMP. Порождает нативный код для большого числа архитектур под Unix-like ОС (под Windows требует Cygwin либо MinGW); имеет бэк-энды в Си, C--, LLVM. Включает полную Базисную библиотеку (даже все опциональные структуры), имеет свои порты множества характерных библиотек SML/NJ, в том числе реализацию продолжений и CML. FFI обеспечивает вызовы в обоих направлениях (функций Си из кода на SML и наоборот), вплоть до взаимной рекурсии. Сопровождается очень богатой документацией, включая описание трюков с нетривиальным использованием языка, позволяющих расширять его полезными идиомами. Недостатками, вследствие глобального анализа и множества этапов преобразований, являются значительные затраты времени и памяти для работы.
• Poly/ML — кроссплатформенный оптимизирующий компилятор. Порождает достаточно быстрый код, поддерживает многопроцессорные системы (на потоках POSIX), осуществляет параллельную сборку мусора, обеспечивая соиспользование неизменяемых структур данных; по умолчанию использует длинную арифметику (с сигнатурой INTEGER на верхнем уровне связана структура IntInf). Предоставляет прямой интерфейс к WinAPI и X Window System. Бинарная реализация поставляется под Windows; под остальными ОС необходимо собирать исходные коды самостоятельно. Порождает нативный код для i386, PowerPC, SPARC, имеет бэк-энд в байт-код для работы на неподдерживаемых платформах. Poly/ML лежит в основе Isabelle (системы автоматического доказательства теорем), вместе с SML/NJ.
• ML Kit — полнопрограммно-оптимизирующий компилятор. Ориентирован на разработку приложений реального времени: использует стратегию управления памятью на основе статического вывода регионов, позволяющую собирать мусор за константное время; а также нестандартную возможность временно выключать сборщик мусора вокруг критичных по скорости секций. Раскрывает рамки модулей — помимо повышения быстродействия это также важно для вывода регионов. Обеспечивает достаточно высокое быстродействие программ. Порождает нативный код для x86 под Windows и Unix, имеет также бэкенды в байт-код и в код на JavaScript. Из недостатков можно отметить отсутствие поддержки конкурентности и однонаправленность FFI (обеспечиваются вызовы из SML в Си, но не обратно).
• SML# (не путать с SML.NET) — оптимизирующий компилятор SML с расширениями (формирующими диалект SML#). Название не должно вводить в заблуждение, SML# компилирует в нативный код и не имеет отношения к платформе .NET (SML# появился на несколько лет раньше). Порождает нативный код для x86 под POSIX. Начиная с версии 2.0, бэк-энд основан на LLVM, что позволит в дальнейшем расширить список поддерживаемых архитектур. В версии 3.0 была реализована поддержка x86-64 и полностью конкурентный сборщик мусора, обеспечивающий эффективное использование многоядерных систем и отсутствие пауз в работе программы. Обеспечивает неплохое быстродействие, в том числе за счёт нативного (необёрнутого и бестегового) представления примитивных типов и прямого FFI к Си и SQL; в ближайшем будущем планируются более сильные оптимизации. Включает также генератор красивой печати, генератор документации.
• Manticore — компилятор диалекта Manticore. Порождает нативный код для x86-64 под Linux и MacOS X. Работает в режиме REPL.

Верифицирующие компиляторы

• CakeML — компилятор с доказанной надёжностью. Реализует существенное подмножество Standard ML и написан сам на себе (включая рантайм). Как семантика языка, так и алгоритм компиляции описаны посредством логики высшего порядка и верифицированы, так что программы на CakeML преобразуются в семантически эквивалентный машинный код с доказанной надёжностью. Целью проекта является сделать системы интерактивного доказательства практичной платформой для прикладных разработок. На 2016 год порождает нативный код для x86-64, в ближайшем будущем планируется поддержка ещё ряда архитектур.
• TILT, или TIL-Two (исходные коды (Git)) — компилятор, основанный на идее использования в процессе компиляции исключительно типобезопасных промежуточных языков (Typed Intermediate Language, TIL — отсюда название), вплоть до типизированного ассемблера, с целью сохранения безопасности программы на всех этапах преобразований и оптимизации. Фронт-энд компилятора основан на семантике Харпера — Стоуна. Разработан Робертом Харпером с коллегами в исследовательских целях в середине 1990-х годов и с тех пор не поддерживается.
• FLINT (страница проекта на Yale.edu) аналогичен TILT, но внутренний язык не имеет выделенного исчисления модулей, при этом внешний язык поддерживает модули высшего порядка. FLINT был внедрён в состав SML/NJ, что повысило быстродействие последнего.

Компиляторы в байт-коды и ЯВУ

• Alice — кроссплатформенный компилятор SML с расширениями (формирующими диалект Alice) в байт-код виртуальной машины с поддержкой JIT. Ориентирован на разработку распределённых систем. Имеет собственную REPL-IDE со встроенным инспектором, которая позволяет компилировать выделяемые фрагменты кода (при условии их самодостаточности) и затем обеспечивает интерактивную информацию о выведенных типах. Поддерживается раздельная компиляция. Работает под Windows и различными Unix-like системами. В дополнение к стандартному Базису предоставляет ряд дополнительных библиотек, имеет интерфейс к SQLite и Gtk+. Сопровождается детальными руководствами по использованию предоставляемых языковых и библиотечных расширений (предполагающими знание SML).
• Moscow ML — легковесный компилятор в байт-код. Основан на среде выполнения Caml Light, поддерживает REPL и пакетную компиляцию. Компилирует быстро, но оптимизация незначительна. Предоставляет расширения языка (функторы высшего порядка, пакеты, квазицитирование), имеет интерфейс к ряду системных и мультимедийных библиотек. Разработан в России в институте Келдыша под руководством Романенко А. С. для учебных целей; поддержку языка модулей с расширениями реализовал Клаудио Руссо (автор семантики пакетов).
• MLj — см. SML.NET
• SML.NET — не путать с SML# — полнопрограммно-оптимизирующий компилятор для платформы .Net. Вырос из компилятора MLj для платформы JVM. Предоставляет интерфейс для связывания с другими .NET-языками. Имеет собственную систему анализа зависимостей между модулями. Компилирует только модули целиком, раскрывая их рамки. Управляется как из обычной командной строки, так из собственного режима REPL.
• SMLtoJs — компилятор в исходный код на JavaScript. Осуществляет множественные оптимизации, в том числе раскрывает рамки модулей. Для работы использует MLton и ML Kit.
  • SMLonline — онлайн-IDE для SMLtoJs, позволяющая работать удалённо из браузера.
• sml2c — компилятор в исходный код на Си. Сделан на основе внешнего интерфейса и среды выполнения SML/NJ и поддерживает многие из его расширений (в том числе первоклассные продолжения). Порождает код на портируемом ANSI C, но из-за различий в свойствах семантики даёт 70-100% замедление по сравнению с прямой трансляцией SML в машинный код. Работает только с определениями уровня модулей в пакетном режиме. Программы уровня модулей, компилируемые SML/NJ, могут компилироваться SML2c без изменений. В отличие от SML/NJ, не поддерживает отладку и профилирование на уровне исходного кода.
• RML-to-3GL — компилятор языка RML (подмножества языка четвёртого поколения SML) в исходный код на Ada (типобезопасного языка третьего поколения). По своему устройству похож на MLton: использует мономорфизацию, дефункциализацию и уплощение языка высшего порядка до языка первого порядка.
• SML2Java — компилятор в исходный код на Java.

Реализации более высокого уровня

• HaMLet — эталонная реализация SML. Представляет собой интерпретатор непосредственного, строка-к-строке, воплощения Определения языка. Не предназначен для промышленного применения — крайне неэффективен и предоставляет малоинформативные сообщения об ошибках — вместо этого он служит платформой для исследований самого языка и поиска возможных недостатков Определения. HaMLet сам полностью написан на SML (25 тыс.строк кода) без использования Си, и способность некоторого компилятора SML собрать коды HaMLet можно рассматривать как признак достаточно хорошей реализации Определения языка и Базисной библиотеки. В частности, коды HaMLet способны скомпилировать SML/NJ, MLton, Moscow ML, Poly/ML, Alice, ML Kit, SML#, и, разумеется, он сам. HaMLet также имеет режим «HaMLet S», являющийся референсной реализацией текущей версии successor ML (sML). Разработан и поддерживается Андреасом Россбергом.
• Isabelle/ML — компонент Isabelle (системы автоматического доказательства теорем) в стиле LCF. Isabelle разработана под руководством Луки Карделли на основе системы HOL-90. Включает в себя редактор, основанный на jEdit. Наиболее значимым компонентом Isabelle является Isabelle/HOL, который на основе исполнимых спецификаций позволяет порождать исходные коды на SML, OCaml, Haskell, Scala, а также документацию на основе вставок на LAΤΕΧ в исходном коде.
• Edinburgh LCF (Logic for Computable Functions) (основная статья) (исходные коды доступны в составе Isabelle) — интерактивной системы доказательства теорем, исторически первая реализация корневого языка ML (до введения языка модулей и формирования SML).

Неактуальные реализации

• Poplog — инкрементальный компилятор и интегрированная среда разработки, ориентированная на работу в сфере искусственного интеллекта. Предоставляет возможность смешивания одновременно нескольких языков, в число которых входит POP-11, Prolog, Common Lisp и SML. Внутреннее представление всех языков основано на POP-11 — Лиспо-подобном рефлективном языке; на нём же реализован сам Poplog. Включает в себя редактор, похожий на Emacs, и поддерживает GUI, но только под X Window System; под Windows предоставляет лишь консоль. Название Poplog представляет собой акроним из «POP-11» и «Prolog». Несмотря на то, что Poplog активно развивается, он отстал от развития языка SML: в настоящее время его реализация SML не соответствует актуальному Определению (SML'97) и не реализует Базисную библиотеку.
• MLWorks — компилятор с полнофункциональной IDE и сопутствующим инструментарием. Ранее был коммерческим, разрабатывался компанией Harlequin в 1990-е годы. На рубеже веков владелец сменился и поддержка была прекращена. В 2013 году обрёл нового владельца, который открыл исходные коды и организовал работу по реанимации проекта. По состоянию на 2016 год не работоспособен.
• Edinburgh ML (исходные коды) — компилятор ML, раскрученный на основе исторически первого компилятора ML, разработанного Лукой Карделли Vax ML (второй реализации ML после Edinburgh LCF (Logic for Computable Functions)). Коды ныне открыты, но так как они не изменялись с 1980-х годов, в них по-прежнему указано, что язык ML не является общественным достоянием, и использование данного компилятора требует лицензирования.
• TILT — см. в разделе «верифицирующие компиляторы»

Диалекты, расширения

SML#

SML# консервативно расширяет SML полиморфизмом записей в модели Ацуси Охори, который в SML# используется для бесшовного встраивания SQL в код на SML для интенсивного database-программирования.

Подробнее см. Параметрический полиморфизм § Полиморфное исчисление записей Охори

Символ решётки (#) в названии языка символизирует селектор (операцию выбора поля из записи). Одноимённый компилятор претендует на хорошее быстродействие. Разработан и развивается в институте Тохоку (Япония) под руководством самого Охори.

Alice

Основная статья: Alice (язык программирования)

Alice ML консервативно расширяет SML примитивами для конкурентного программирования на основе экзотичной стратегии вычисления «call by future (вызов по будущности)», решателем в ограничениях, а также всеми согласованными элементами проекта successor ML. В частности, Alice поддерживает модули первого класса в форме пакетов с динамической загрузкой и динамической типизацией, что позволяет реализовывать распределённые вычисления. Alice также наделяет будущности первоклассными свойствами, в том числе, предоставляя будущности уровня модулей (будущные структуры и будущные сигнатуры). Одноимённый компилятор использует виртуальную машину. Разработан и развивается в Саарландском университете под руководством Андреаса Россберга.

Concurrent ML

Основная статья: Concurrent ML

Concurrent ML (CML) — библиотека, воплощающая встраиваемый язык, который расширяет SML конструкциями конкурентного программирования высшего порядка на основе модели синхронной передачи первоклассных сообщений. Входит в стандартную поставку компиляторов SML/NJ и MLton. Ключевые идеи CML лежат в основе проекта Manticore и включены в проект successor ML.

Manticore

Manticore реализует всестороннюю поддержку конкурентного и параллельного программирования, от логической декомпозиции системы на процессы до тонкого контроля за максимально эффективным использованием многоядерных систем. Manticore основан на подмножестве SML, исключая мутабельные массивы и ссылки, то есть является чистым языком, сохраняя строгий порядок вычисления. Механизмы явной конкурентности и грубого параллелизма (потоки) основаны на CML, а механизмы тонкого параллелизма уровня данных (параллельные массивы) — аналогичны NESL. Одноимённый компилятор порождает нативный код.

Подробнее см. Concurrent ML § Manticore

MLPolyR

MLPolyR — игрушечный язык, основанный на простейшем подмножестве SML и дополняющий его несколькими уровнями типобезопасности. Целью проекта является глубокое исследование полиморфизма записей для нужд проекта successor ML. Инновационная система типов MLPolyR решает проблему выражения и гарантирует отсутствие необработанных исключений в программах.

Подробнее см. Параметрический полиморфизм § Полиморфизм управляющих конструкций

Разработан под руководством Матиаса Блюма (автора NLFFI) в Технологическом Институте Тойота в Чикаго, США.

Mythryl

Mythryl — синтаксический вариант SML, нацеленный на повышение скорости разработки под POSIX. Новый синтаксис во многом заимствован из Си; терминология также пересмотрена под более традиционную (например, функторы переименованы в дженерики). При этом авторы подчёркивают, что не намерены создать «очередную свалку языковых возможностей», а придерживаются минималистичной природы SML и опираются на его Определение. Реализация является форком SML/NJ.

Прочие

• MetaML и MacroML — расширение SML средствами порождающего программирования.

Утилиты

• Compilation Manager (CM) и MLBasis System (MLB) — расширения компиляторов для лучшей поддержки модульности (контроля зависимостей). В принципе, для этой цели мог бы использоваться и традиционный для большинства языков make, но язык модулей SML значительно мощнее средств модульности других языков, а make его преимуществ не поддерживает, и не пригоден для работы в режиме REPL. CM изначально реализован в SML/NJ, затем портирован на MLton. Позже в составе MLton была предложена система MLB и конвертор файлов формата .cm в формат .mlb. Поддержка MLB была добавлена в ML Kit.
• eXene — библиотека графического интерфейса пользователя под X Window System. Реализует реактивную модель взаимодействия на основе CML. Поставляется с SML/NJ.
• MLLex, MLYacc, MLAntlr, MLLPT — генераторы лексеров и парсеров (см. Lex и Yacc).

Межъязыковое взаимодействие

• FFI (Foreign Function Interface — рус. интерфейс к чужеродным функциям) — межъязыковые привязки. В разных компиляторах имеет разную реализацию, что тесно связано с представлением данных (прежде всего, обёрнутое или необёрнутое, теговое или бестеговое). В SML/NJ FFI основан на динамической кодогенерации, и если функция принимает на вход данные общим объёмом n байт и возвращает m байт, то её вызов имеет сложность n+m. Некоторые компиляторы (MLton, SML#) используют необёрнутое и бестеговое представление данных и обеспечивают прямые обращения к функциям и данным Си. В последнем случае вынесение медлительных функций в код на Си может существенно повышать общее быстродействие программы.
• NLFFI (No-Longer-Foreign Function Interface — рус. интерфейс к отныне-более-не-чужеродным функциям) — альтернативный, более высокоуровневый интерфейс внешних функций. NLFFI автоматически порождает связующий код, позволяя подключать *.h-файлы (заголовочные файлы Си) непосредственно в состав проекта на SML (CM или MLB), что снимает необходимость ручного кодирования определений FFI. Конструктивно идея NLFFI состоит в моделировании системы типов Си посредством типов ML; реализация основана CKit. Поставляется с SML/NJ и MLton.
• CKit — фронт-энд языка Си, написанный на SML. Осуществляет трансляцию исходных кодов на Си (с учётом препроцессора) в AST, реализуемое посредством структур данных языка SML. Лежит в основе реализации NLFFI.

Идеоматика, соглашения

К оформлению программ на SML не предъявляется никаких требований, поскольку грамматика языка полностью контекстно-свободна и не содержит явных неоднозначностей. Тем не менее, в ней отмечаются частные проблемы, например, при передаче оператора умножения op * закрывающую скобку необходимо отделять пробелом ((op * )), так как при сплошном написании многие реализации (не все) принимают пару символов *) за закрытие комментария в коде и выдают ошибку.

Однако, всё же существуют определённые рекомендации, нацеленные на улучшение читабельности, модульности и повторного использования кода, а также раннего обнаружения ошибок и повышения модифицируемости (но не для внесения информации о типах в идентификаторы, как это делается, например, в венгерской нотации). В частности, в SML рекомендуется правило именования идентификаторов уровня ядра языка, аналогичное тому, что требуется в Haskell: fooBar для значений, foo_bar для конструкторов типов, FooBar для конструирующих функций (некоторые компиляторы даже выдают предупреждение при его нарушении). Это связано с особенностью работы механизма сопоставления с образцом, который в общем случае не способен отличить ввод локальной переменной от использования нуль-арного конструктора типов, так что опечатки могут приводить к (сравнительно легко обнаружимым) ошибкам.

Наиболее непривычными и неожиданными могут быть:

• предпочтение шага отступа в три символа (не в четыре)
• частое применение апострофа в идентификаторах (аналогично принятому в математике): если на основе x требуется построить «новый x», то в большинстве языков пишут «x1», а в SML, как и в математике, зачастую «x'» («икс-штрих»).
• синтаксис бинарных логических операций «И» и «ИЛИ»: andalso и orelse, соответственно.
• синтаксис инфиксных операций конкатенации строк и списков: ^ и @, соответственно (для векторов и массивов не предусмотрены).

Процедуры

Для процедур принята та же идиома, что и в Си: процедуры представляются функциями, возвращающими значение единичного типа:

fun p s = print s
(* val p = fn : sting -> unit *)

Последовательные вычисления

let D in E end

fun foo ... =
   let
      val _ = ...
   in
      ...
   end

Приёмы

Эта-расширение

Эта-расширение (англ. eta-expansion) выражения e есть выражение fn z => e z, то есть обёртка исходного выражения в лямбда-функцию, где z не встречается в e. Разумеется, это имеет смысл лишь в случае, если e имеет стрелочный тип, то есть является функцией. Эта-расширение принуждает задержку вычисления e до применения функции и повторное его вычисление при каждом применении. Этот приём применяется в SML для преодоления ограничений выразительности, связанных с семантикой ограничения на значения. Термин «эта-расширение» заимствован из эта-преобразования в лямбда исчислении, означающего, напротив, редукцию выражения fn z => e z до e в случае, если z не встречается в e (эта-сжатие).

Значения, индексированные типами

Значения, индексированные типами (англ. type-indexed values) — это техника, позволяющая ввести в SML поддержку ad-hoc-полиморфизма (которая в нём изначально отсутствует). Существует целый ряд её вариантов, в том числе нацеленные на поддержку полноценного объектно-ориентированного программирования.

Fold

«Fold» — это техника, позволяющая ввести в SML ряд распространённых идиом, включая функции с переменным числом аргументов, именованные параметры функций, значения параметров по умолчанию, синтаксическую поддержку массивов в коде, функциональное обновление записей и косметическое изображение зависимой типизации для обеспечения типобезопасности функций вроде printf.

Принцип

Необходимо определить три функции — fold, step0 и $ — такие, чтобы было верно следующее равенство:

fold (a, f) (step0 h1) (step0 h2) ... (step0 hn) $
   = f (hn (... (h2 (h1 a))))

Их минимальное определение немногословно:

fun $ (a, f) = f a

structure Fold =
   struct
      fun fold (a, f) g = g (a, f)
      fun step0 h (a, f) = fold (h a, f)
   end

Более развитая реализация позволяет контролировать типы выражений с использованием Fold.

Пример: переменное число аргументов функции

val sum = fn z => Fold.fold (0, fn s => s) z
fun a i = Fold.step0 (fn s => i + s)
...
sum (a 1) (a 2) (a 3) $
(* val it : int = 6 *)

Пример: списковые литералы

val list = fn z => Fold.fold ([], rev) z
val ‘ = fn z => Fold.step1 (op ::) z
...
list ‘w ‘x ‘y ‘z $

Пример: (косметически) зависимые типы

val f = fn z => Fold.fold ((), id) z
val a = fn z => Fold.step0 (fn () => "hello") z
val b = fn z => Fold.step0 (fn () => 13) z
val c = fn z => Fold.step0 (fn () => (1, 2)) z
...
f a $ = "hello": string
f b $ = 13: int
f c $ = (1, 2): int * int

Примеры программ

Hello World!

Простейшая программа на SML может быть записана в одну строку:

print "Hello World!\n"

Однако, учитывая ориентированность языка на крупномасштабное программирование, минимальной всё же следует считать её обёртку в язык модулей (некоторые компиляторы работают только с программами уровня модулей).

Подробности

signature HELLO_WORLD =
sig
   val helloworld : unit -> unit
end

structure HelloWorld : HELLO_WORLD =
struct
   fun helloworld () = print "Hello World!\n"
end

Точкой старта программы, вообще говоря, может быть выбрана любая функция, но на практике имеет смысл соблюдать общепринятые соглашения, поэтому стоит добавить такой код:

structure Main =
struct
   fun main (name: string, args: string list) : OS.Process.status =
      let
         val _ = HelloWorld.helloworld ()
      in
         OS.Process.success
      end
end

Для компилятора SML/NJ в структуру Main требуется также дополнительно добавить специфичную строку:

   val _ = SMLofNJ.exportFn ("project1", main);

Для многомодульных программ требуется также создать файл проекта для отслеживания зависимостей в менеджере компилятора (некоторые компиляторы делают это автоматически). Например, для SML/NJ следует создать файл с именем sources.cm следующего содержания:

Group
    signature HELLO_WORLD
    structure HelloWorld
is
    helloworld-sig.sml
    helloworld.sml
end

Более универсальным с точки зрения поддержки различными компиляторами (но несколько более ограниченным по возможностям) вариантом может быть создание обычного файла исходного кода на SML с линейным перечислением подключаемых файлов:

use "helloworld-sig.sml";
use "helloworld.sml";

Выходной машинный код для минимальной программы также получается относительно крупным (в сравнении с реализаций Hello World на Си), поскольку даже самая маленькая программа на SML обязана включать в себя рантайм-систему языка, бо́льшую часть которой составляет сборщик мусора. Однако, не следует воспринимать размер исходного и машинного кодов на начальном этапе как тяжеловесность SML: их причиной является интенсивная ориентированность языка на разработку крупных и сложных систем. Дальнейшее наращивание программ происходит по существенно более пологой кривой, чем в большинстве других статически типизируемых языков, и оверхед становится едва заметным при разработке серьёзных программ.

Автоматическая вёрстка

fun firstLine s =
   let
      val (name, rest) =
      Substring.splitl (fn c => c <> #".") (Substring.full s)
   in
      "\n<P><EM>" ^ Substring.string name ^ "</EM>" ^ Substring.string rest
   end

fun htmlCvt fileName =
   let
       val is = TextIO.openIn fileName
       and os = TextIO.openOut (fileName ^ ".html")
       fun cvt _ NONE    = ()
         | cvt _ (SOME "\n")  = cvt true (TextIO.inputLine is)
         | cvt first (SOME s) =
                ( TextIO.output (os,
                                 if first then firstLine s
                                          else "<br>" ^ s);
                  cvt false (TextIO.inputLine is)
                )
   in
      cvt true (SOME "\n"); TextIO.closeIn is; TextIO.closeOut os
   end

Этот код преобразует по простейшим правилам плоский текст в HTML, оформляя диалог по ролям.

Демонстрация работы

Допустим, есть следующий текстовый файл с именем Henry.txt:

Westmoreland. Of fighting men they have full three score thousand.

Exeter. There's five to one; besides, they all are fresh.

Westmoreland. 0 that we now had here
But one ten thousand of those men in England
That do no work to-day!

King Henry V. What's he that wishes so?
My cousin Westmoreland? No, my fair cousin:
If we are marked to die, we are enough
To do our country loss; and if to live,
The fewer men, the greater share of honour.

Тогда вызов программы следующей строкой:

val _ = htmlCvt "Henry.txt"

Создаст файл с именем Henry.txt.html следующего содержания:

<P><EM>Westmoreland</EM>. Of fighting men they have full three score thousand.

<P><EM>Exeter</EM>. There's five to one; besides, they all are fresh.

<P><EM>Westmoreland</EM>. 0 that we now had here
<br>But one ten thousand of those men in England
<br>That do no work to-day!

<P><EM>King Henry V</EM>. What's he that wishes so?
<br>My cousin Westmoreland? No, my fair cousin:
<br>If we are marked to die, we are enough
<br>To do our country loss; and if to live,
<br>The fewer men, the greater share of honour.

Этот файл можно открыть в браузере, увидев следующее:

Westmoreland. Of fighting men they have full three score thousand.

Exeter. There's five to one; besides, they all are fresh.

Westmoreland. 0 that we now had here
But one ten thousand of those men in England
That do no work to-day!

King Henry V. What's he that wishes so?
My cousin Westmoreland? No, my fair cousin:
If we are marked to die, we are enough
To do our country loss; and if to live,
The fewer men, the greater share of honour.

Троичные деревья

Для задачи поиска строки в словаре троичные деревья сочетают молниеносную скорость префиксных деревьев с экономичностью двоичных деревьев в отношении памяти.

type key = Key.ord_key
type item = Key.ord_key list
datatype set = LEAF | NODE of { key: key, lt: set, eq: set, gt: set }
val empty = LEAF
exception AlreadyPresent

fun member (_, LEAF) = false
  | member (h::t, NODE {key,lt,eq,gt}) =
      (case Key.compare (h, key) of
            EQUAL   => member(t, eq)
          | LESS    => member(h::t, lt)
          | GREATER => member(h::t, gt) )
  | member ([], NODE {key,lt,eq,gt}) =
      (case Key.compare (Key.sentinel, key) of
            EQUAL   => true
          | LESS    => member([], lt)
          | GREATER => member([], gt) )

fun insert(h::t, LEAF) = NODE { key=h, eq = insert(t, LEAF), lt=LEAF, gt=LEAF }
  | insert([], LEAF)   = NODE { key=Key.sentinel, eq=LEAF, lt=LEAF, gt=LEAF }
  | insert(h::t, NODE {key,lt,eq,gt}) =
      (case Key.compare (h, key) of
            EQUAL   => NODE {key=key, lt=lt, gt=gt, eq=insert(t, eq)}
          | LESS    => NODE {key=key, lt=insert(h::t, lt), gt=gt, eq=eq}
          | GREATER => NODE {key=key, lt=lt, gt=insert(h::t, gt), eq=eq} )
  | insert([], NODE {key,lt,eq,gt}) =
      (case Key.compare (Key.sentinel, key) of
            EQUAL   => raise AlreadyPresent
          | LESS    => NODE {key=key, lt=insert([], lt), gt=gt, eq=eq}
          | GREATER => NODE {key=key, lt=lt, gt=insert([], gt), eq=eq} )

fun add(l, n) = insert(l, n) handle AlreadyPresent => n

Этот код использует Базисную структуру Key, сопоставимую с сигнатурой ORD_KEY, а также глобальный тип order (над которым, в частности, определена функция Key.compare):

datatype order = LESS | EQUAL | GREATER

О языке

Быстродействие

Типичные преимущества функционального программирования (типобезопасность, автоматическое управление памятью, высокий уровень абстракции и др.) проявляются в обеспечении надёжности и вообще работоспособности программ, а в ответственных, особенно крупномасштабных задачах быстродействие часто играет второстепенную роль. Упор на эти свойства исторически привёл к тому, что программистам на функциональных языках зачастую оказываются недоступны многие эффективные структуры данных (массивы, строки, битовые цепочки), поэтому функциональные программы обычно заметно менее эффективны, чем эквивалентные программы на Си.

ML изначально предоставляет весьма неплохие средства для тонкого контроля за быстродействием, однако, исторически реализации ML были крайне медлительными. Тем не менее, ещё в начале 1990-х Эндрю Аппель прочил языку SML скорость исполнения выше скорости языка Си, по крайней мере при интенсивной работе со сложноструктурированными данными (но SML не претендует на то, чтобы быть заменой Си в задачах системного программирования). За следующие несколько лет напряжённая работа над развитием компиляторов привела к тому, что скорость исполнения программ на SML повысилась в 20-40 раз.

В конце 1990-х Стивен Уикс задался целью добиться от программ на SML максимально возможной производительности и написал дефункторизатор для SML/NJ, сразу показавший прирост скорости ещё в 2-3 раза. Дальнейшая работа в этом направлении привела к созданию компилятора MLton, который к середине нулевых годов XXI века показывал прирост скорости перед другими компиляторами в среднем на два порядка, конкурируя с Си (подробнее см. MLton).

Стратегия автоматического управление памятью на основе вывода регионов позволяет устранять затраты на инициализацию и высвобождение памяти из исполнения программы (то есть реализует сборку мусора на этапе компиляции). Компилятор ML Kit использует эту стратегию, позволяя решать задачи реального времени, хотя он уступает MLton по возможностям оптимизации.

На основе фронт-енда SML/NJ был разработан компилятор в исходный код на Си — sml2c. Он порождает код хорошего качества, но примечательно, что схема компиляции «сначала в Си, затем в машинный код» до двух раз снижает быстродействие по сравнению с прямой компиляцией SML в машинный код из-за семантических различий между SML и Си.

Некоторые компиляторы SML предоставляют возможность профилирования кода с целью определения функций, занимающих наибольшее процессорное время (причём результат всегда неожиданный), после чего можно сосредоточиться на их оптимизации средствами SML, либо вынести их в код на Си через FFI.

Обоснование семантики

Общие сведения

Теоретической основой языка является полиморфно типизированное лямбда-исчисление (Система F), ограниченное Let-полиморфизмом.

«Определение» (The Definition)

Официальным «стандартом» языка является изданное в виде книги «Определение» (англ. The Definition). Определение сформулировано в строгих математических понятиях и имеет доказанную надёжность. Непротиворечивость Определения позволяет человеку без запуска конкретного компилятора проверить программу на корректность и вычислить её результат; но, с другой стороны, Определение требует высокой квалификации для понимания и не может служить учебником по языку.

Доказуемость надёжности не далась сама по себе — Определение было неоднократно пересмотрено прежде, чем увидело свет. Многие языки опираются на общие теории, но при разработке они почти никогда не проверяются на безопасность совместного использования конкретных языковых элементов, являющихся частными приложениями этих теорий, что неизбежно приводит к несовместимости между реализациями языка. Эти проблемы либо игнорируются, либо начинают преподноситься как естественное явление (англ. «not a bug, but a feature»), но в действительности их причиной является то, что язык не был подвергнут математическому анализу.

Подробности

Первоначальное Определение, «The Definition of Standard ML», было издано в 1990 году. Спустя год были изданы «Комментарии к Определению» («Commentary on Standard ML»), объясняющие применённые подходы и нотации. Вместе они составляют спецификацию языка, ныне известного как «SML'90». В течение следующих лет появился ряд критических замечаний и предложений по улучшению (одним из наиболее известных среди которых являются просвечивающие суммы Харпера — Лилибриджа), и в 1997 году многие из них были собраны в ревизированной версии Определения, «The Definition of Standard ML: Revised», определив версию языка «SML'97», сохраняющего обратную совместимость с прежним. Ревизированное Определение использует принципы, описанные в Комментариях 1991 года, так что намеревающимся досконально изучить Определение SML рекомендуется сначала изучать SML'90, и лишь затем SML'97.

Со временем в тексте Определения был обнаружен ряд неоднозначностей и упущений. Однако, они не умаляют строгости Определения по сути — доказательство его надёжности было механизировано в Twelf. Большинство реализаций достаточно строго соответствуют Определению, отклоняясь в технических особенностях — бинарных форматах, FFI и пр., а также в особенностях трактовки неоднозначных мест в Определении — всё это приводит к необходимости приложения некоторых дополнительных усилий (существенно меньших, чем для большинства других языков) для обеспечения безупречной портируемости реальных программ на SML между реализациями (небольшие программы в большинстве случаев не имеют проблем портирования).

Определение SML является примером структурной операционной семантики; оно является не первым формальным определением языка, но первым, однозначно понятным разработчикам компиляторов.

Определение оперирует семантическими объектами (semantic objects), описывая их смысл (meaning). Во введении авторы делают акцент на том, что именно семантические объекты (к числу коих, в зависимости от конкретного языка, могут относиться такие понятия как пакет, модуль, структура, исключение, канал, тип, процедура, ссылка, соиспользование и пр.), а не синтаксис, определяют концептуальное представление о языке программирования, и именно на них должно строиться определение всякого языка.

Содержание

Согласно Определению, SML разделяется на три языка, надстроенные один над другим: нижний слой, называемый «Ядром языка» (Core language), средний слой, называемый «Модулями» (Modules) и небольшой верхний слой, называемый «Программами» (Programs), представляющий собой совокупность определений верхнего уровня (top-level declarations).

Определение включает около 200 правил вывода (inferrence), записываемых в виде обыкновенной дроби, где в позиции числителя стоит формализованная фраза ML, а в позиции знаменателя — следствие, которое можно заключить, если фраза корректна.

Определение различает три основные фазы в языке: разбор (parsing), выработка (elaboration) и вычисление (evaluation). Выработка относится к статической семантике; вычисление — к динамической. Но вычисление здесь не следует путать с исполнением (execution): SML является языком, основанным на выражениях (expression-based language), и получение результата от применения функции ко всем аргументам называется исполнением (execution), а «вычисление функции» означает построение определения её самой. Следует также обратить внимание, что поддержка каррирования в языке означает представление всех функций замыканиями, а это, в свою очередь, означает, что использовать термин «вызов функции» некорректно. Вместо вызова следует говорить о применении функции (function application) — функция просто не может быть вызвана, пока не получит все аргументы; частичное применение функции означает вычисление новой функции (нового замыкания). Для каждого из слоёв языка (Ядро, Модули, Программы) отдельно описывается статическая и динамическая семантика, то есть этапы разбора, выработки и вычисления.

Конкретная реализация языка не обязана проводить все эти различия, они несут лишь формальный характер. Фактически, единственная реализация, которая стремится строго их соблюдать — это HaMLet. В частности, выработка без вычисления означает традиционное понятие о компиляции.

Вычисление каждого определения по ходу программы меняет состояние глобального окружения (top-level environment), называемого базисом. Формально, исполнение программы представляет собой вычисление нового базиса как суммы начального базиса и определений программы. Стандартная библиотека в SML представляет собой «базис по умолчанию», доступный всякой программе от её начала, и потому называется просто Базисом. Само Определение содержит только начальный базис (initial basis), содержащий минимально необходимые определения; более обширный Базис был стандартизирован много позже, пройдя длительную отработку на практике.

Семантика Харпера — Стоуна

Семантика Харпера — Стоуна (сокращённо «семантика Х-С», англ. HS semantics) представляет собой интерпретацию SML в типизированной системе (typed framework). Семантика SML по Х-С определяется через выработку внешнего языка SML во внутренний язык, представляющий собой явно типизированное лямбда-исчисление, и, таким образом, служит теоретико-типовым обоснованием языка. Эта интерпретация может рассматриваться как альтернатива Определению, формализующая «статические семантические объекты» через выражения типизированного лямбда-исчисления; а также как декларативное описание правил выработки для компиляторов, управляемых типами (англ. type-directed compilers), таких как TILT или SML/NJ. Фактически, фронт-енд компилятора TILT воплощает эту семантику, хотя он был разработан на несколько лет раньше.

Внутренний язык основан на языке XML Харпера — Митчела, но имеет более обширный набор примитивов и более выразительную систему модулей, основанную на просвечивающих суммах Харпера — Лилибриджа. Этот язык пригоден для выработки многих других языков, семантика которых основана на лямбда-исчислении, таких как Haskell и Scheme.

Применение этого подхода заложено в проект successor ML. При этом, изменения в языке, не влияющие на внутренний язык, рассматриваются как кратковременная перспектива (англ. short-term), а требующие его изменения — как долговременная перспектива (англ. long-term).

Критика и сравнение с альтернативами

Разработчики SML изначально установили самую высокую планку требований качества для языка, так что и порог критики располагается намного выше, чем у большинства промышленных языков. Упоминания о недостатках языка SML встречаются в официальной печати так же часто, как и языка C++, и много чаще большинства других языков, но причина вовсе не в негативном отношении к SML — напротив, всякая критика SML производится с очень тёплым отношением к нему. Даже педантичный разбор недостатков SML обычно сопровождается его описанием как «изумительного языка, единственного серьёзного из существующих». Иначе говоря, исследователи досконально копаются в недостатках, подразумевая, что даже с их учётом SML оказывается более предпочтителен для применения в гигантских наукоёмких проектах, чем многие более популярные языки, и желая довести SML до совершенства.

Достоинства

Недостатки

Основной проблемой для разработчика на SML на сегодняшний день является скудный уровень развития окружения (особенно IDE) и библиотечных наработок.

Безопасность SML означает оверхед на арифметику: из-за требования, что всякая операция должна иметь идентичное поведение на любой платформе, контроль переполнения, деления на ноль и т. п. являются неотъемлемыми компонентами всякой арифметической операции. Это делает язык неэффективным выбором для задач числодробилки, особенно для конвейерных архитектур.

Сравнение с OCaml:

OCaml является ближайшим родственником SML, отделившимся от него ещё до стандартизации. OCaml настолько шире развит, что его иногда шутливо называют «SML++». В массовом программировании OCaml существенно опережает SML по популярности; в академических кругах SML значительно чаще является объектом научных изысканий. Ведущий разработчик OCaml Ксавье Леруа является членом совета по successor ML.

OCaml имеет единственную реализацию, включающую два компилятора (в байт-код и в натив), совместимых почти идентично, которая непрерывно эволюционирует, предлагая не только всё лучшее окружение, но и всё более мощные семантические возможности. SML имеет множество реализаций различной направленности, следующих единому Определению языка и Базисной библиотеки, и иногда предлагающих дополнительные возможности.

Важнейшие отличия состоят в семантике эквивалентности типов. Во-первых, в SML функторы являются порождающими, а в OCaml — аппликативными (см. эквивалентность типов в языке модулей ML). Во-вторых, OCaml не поддерживает переменные типа, допускающего проверку на равенство (equality type variable): операция проверки на равенство принимает объекты любых типов, но порождает исключение, если они несовместимы.

OCaml современных версий включает семантические возможности, доступные лишь по отдельности в некоторых расширениях SML, например:

• рядный полиморфизм записей и вариантов. Диалект SML# расширяет SML более эффективным и выразительным полиморфизмом записей в модели Охори. Проект развития SML (successor ML) предусматривает обязательную поддержку расширяемых записей (но конкретное исчисление ещё не выбрано).
• модули высшего порядка и другие доработки языка модулей. Поддерживается многими компиляторами SML (но семантика варьируется).
• первоклассные модули в форме пакетов. Диалект Alice ML поддерживает не только сами пакеты, но и их динамическую загрузку и распределение по гетерогенным вычислительным системам с возможностью сериализации.

Сравнение с Haskell:

Haskell является наследником ML/SML (в этом смысле обычно не проводится принципиальных различий между ML и SML). Оба языка основаны на системе типов Хиндли — Милнера, включая выведение типов, из чего следует масса общих черт (первоклассные функции, типобезопасный параметрический полиморфизм, алгебраические типы данных и сопоставление с образцом на них).

Среди ключевых отличий можно назвать:

• SML (как и OCaml) предоставляет возможность полной абстракции типов посредством тёмного (англ. opaque) сопоставления сигнатур в языке модулей. Это обеспечивает возможность использовать сколь угодно высокоуровневую функциональность в качестве примитивной для реализации функциональности ещё более высокого уровня. Haskell не поддерживает абстракцию типа при экспорте из модуля (только сокрытие его конструкторов), что снижает коэффициент повторного использования и затрудняет решение некоторых задач.
• Haskell является чистым, т.е. не имеет эффектов, и для моделирования изменяемого состояния использует монады, тогда как SML непосредственно поддерживает мутабельные структуры данных (ссылки и массивы) и управляющие эффекты (исключения и циклы).
• Haskell местами отклоняется от доказуемой надёжности.
• Haskell является ленивым, т.е. основан на вызове по необходимости, и как следствие, использует нестрогое определение функций, что существенно влияет как на выразительные возможности, так и на процесс изучения языка. SML является строгим (энергичным), т.е. основан на вызове по значению, но позволяет легко эмулировать ленивость различной степени и различной эффективности.
• Поддержка крупномасштабного программирования в Haskell обеспечивается за счёт монад и классов типов. SML гордится уникальным языком модулей. Вопрос о том, какая из систем лучше, является темой горячих споров (см. критика языка модулей и реализация идиом Хаскела в SML).
• В Haskell функции (включая функции над типами), как правило, каррированные. В SML многие библиотечные функции определены над кортежами и записями, а конструкторы типов вообще не могут быть каррированными. Это влияет не только на синтаксис, но и на некоторые идиомы и стереотипы. В частности, для функций свёртки в этих языках используется разный порядок следования аргументов, и более того, чаще применяются разные функции свёртки: в SML предпочтительна свёртка налево как допускающая хвостовую оптимизацию, а в Haskell предпочтительна свёртка направо как допускающая работу над псевдобесконечными списками.
• Система типов Haskell развита значительно дальше: поддерживаются конструкторы типов высшего порядка и, соответственно, различаются их рода́; опционально поддерживаются полиморфизм 2-го и высших рангов, полиморфная рекурсия и даже импредикативный полиморфизм. SML допускает только полиморфизм 1 ранга (пренексный), только унарные конструкторы типов (как следствие, рода́ не включены в Определение, но упоминаются в Комментариях и присутствуют явным образом в семантике Х-С) и требует предикативности для типов модулей. Эти ограничения в некоторых случаях можно обойти применением эта-расширения; они носят чисто исторический характер и исчезнут в ML следующего поколения.
• Haskell наделяет списки дополнительными привилегиями: поддерживается синтаксический сахар в слое типов (запись «[a]» тождественна «List a») и списковые включения.

История, философия, терминология

Формальная семантика SML ориентирована на интерпретацию, однако большинство его реализаций является компиляторами (в том числе интерактивными компиляторами), некоторые из которых уверенно соперничают по эффективности с языком Си, так как язык хорошо поддаётся глобальному анализу. По той же причине SML может компилироваться в исходный код на других языках высокого или среднего уровня — например, существуют компиляторы из SML в Си и Ada.

В основе языка лежит сильная статическая полиморфная типизация, которая не только обеспечивает верификацию программ на этапе компиляции, но и жёстко обособляет мутабельность, что само по себе повышает потенциал к автоматической оптимизации программ — в частности, упрощает реализацию сборщика мусора.

Первая версия ML была представлена миру в 1974 году в роли мета-языка для построения интерактивных доказательств в составе системы Edinburgh LCF (Logic for Computable Functions). Её реализовали Малькольм Ньюи, Локвуд Моррис и Робин Милнер на платформе DEC10. Первая реализация была крайне неэффективной, так как конструкции ML транслировались в Lisp, который затем интерпретировался. Первое полное описание ML как компонента LCF издано в 1979 году.

Около 1980 года Лука Карделли реализовал первый компилятор Vax ML, дополнив ML некоторыми своими идеями. Вскоре Карделли портировал Vax ML на Unix, используя Berkley Pascal. Среда выполнения была переписана на Си, но большая часть компилятора оставалась на Паскале. Работа Карделли вдохновила Милнера на создание SML как самостоятельного языка общего назначения, и они начали совместную работу в Эдинбурге, результатом чего стал компилятор Edinburgh ML, выпущенный в 1984 году. В процессе этой работы Майк Гордон придумал ссылочные типы и предложил их Луи Дамасу, который позже защитил на них диссертацию. Одновременно велось сотрудничество Кэмбриджа с INRIA. Жерар Хью из INRIA портировал ML на Maclisp под Multics. INRIA разработали собственный диалект ML, названный Caml, и впоследствии развившийся в OCaml. Лоуренс Полсон оптимизировал Edinburgh ML, так что код на ML стал работать в 4-5 раз быстрее. Вскоре после этого Дэвид Мэтьюз разработал язык Poly на основе ML. Дальнейшая работа в этом направлении привела к созданию среды Poly/ML. В 1986 Дэвид МакКуин сформулировал язык модулей ML, и к работе подключился Эндрю Аппель. Совместно они начали вести работу над компилятором SML/NJ, который служил одновременно исследовательской платформой для развития языка и первым промышленным оптимизирующим компилятором. Многие из реализаций языка были первоначально разработаны с использованием SML/NJ и затем раскручены.

С опытом крупномасштабных разработок был обнаружен ряд недочётов в Определении языка от 1990 года. Часть недостатков была устранена в Ревизии Определения от 1997 года, но рамки ревизии исключают потерю обратной совместимости (коды адаптируются косметически, без необходимости переписывания с нуля). В 2004 году была опубликована спецификация на состав Базисной библиотеки (черновик спецификации датируется 1996 годом). Другие недостатки были устранены в других языках: ML породил целое семейство Х-М-типизированных языков. Эти языки завоевали популярность на задаче разработке языков и часто определяются как «DSL для денотационной семантики». Исследователи, занимавшиеся развитием и использованием SML на протяжении почти трёх десятилетий, к концу XX века сформировали сообщество по созданию нового языка — successor ML.

Фактически, SML не был первым в семействе после собственно LCF/ML — ему предшествовали такие языки как Cardelli ML и Hope. Французы поддерживают собственный диалект — Caml/OCaml. Тем не менее, говоря «ML», многие подразумевают «SML», и даже пишут через дробь: «ML/SML».

Изучение

Наиболее рекомендуемым учебником по SML является книга Лоуренса Полсона (автора системы HOL) «ML for the Working Programmer».

Для первоначального ознакомления с языком может быть полезен краткий (несколько десятков страниц) курс Роберта Харпера «Introduction to Standard ML» (доступный в русском переводе), который он использовал для преподавания языка и за следующие два десятилетия расширил до более крупного учебника.

Учебным руководством по использованию стандартной библиотеки языка, предполагающим его базовое знание, служит книга Рикардо Пуцеллы.

В числе других учебников можно назвать книги Гилмора, Ульмана, Шипмана, онлайн-книгу Камминга.

Среди руководств по профессиональному использованию языка можно выделить книгу Эндрю Аппеля (ведущего разработчика SML/NJ) «Modern compiler implementation in ML» (у этой книги есть две сестры-близняшки: «Modern compiler implementation in Java» и «Modern compiler implementation in C», эквивалентные по структуре, но использующие другие языки для воплощения излагаемых методов). Имеется также масса статей, издаваемых в таких журналах, как JFP, «ML workshop» и др.

Применение

SML, наряду с OCaml, служит первым языком преподавания обучения программированию во многих университетах мира. Среди аппликативных языков они имеют, вероятно, самый низкий собственный порог вхождения.

Значительная часть существующих кодов на SML представляет собой либо реализацию его же компиляторов, либо системы автоматического доказательства, такие как HOL, Twelf и Isabelle (система автоматического доказательства теорем). Все они свободны и открыты.

Тем не менее, существуют и более «приземлённые», в том числе проприетарные продукты.

Литература

Стандарты

• Robin Milner. A Proposal for Standard ML. — 1984. — doi:10.1145/800055.802035.

• Robin Milner, Mads Tofte, Robert Harper. The Definition of Standard ML (англ.). — The MIT Press, 1990. — ISBN 0-262-63181-4.
  • Бесплатная PDF-версия
• Robin Milner, Mads Tofte. Commentary on Standard ML (англ.). — MIT Press, 1991. — ISBN 0-262-63132-7.
  • Бесплатная PDF-версия
• Robin Milner, Mads Tofte, Robert Harper, David MacQueen. The Definition of Standard ML: Revised (англ.). — The MIT Press, 1997. — ISBN 0262631814.
  • Бесплатная PDF-версия
• Emden R. Gansner, John H. Reppy. The Standard ML Basis Library (англ.). — Cambridge University Press, 2004. — 484 p. — ISBN 9780521794787.
  • Бесплатная онлайн-версия
• Полная грамматика Standard ML (англ.). (made up by Andreas Rossberg).

Учебники, руководства, справочники, использование

• Роберт Харпер. Введение в Стандартный ML. — Carnegie Mellon University, 1986. — 97 с. — ISBN PA 15213-3891.

• Konrad Slind. Object language embedding in Standard ML of New Jersey. — Proceedings of the 2nd ML workshop, Carnegie Mellon University., 1991.

• Andrew Cumming. A Gentle Introduction to ML. — Napier University, Edinburgh, 1995.

• Lawrence C. Paulson. ML for the Working Programmer. — 2nd. — Cambridge, Great Britain: Cambridge University Press, 1996. — 492 с. — ISBN 0-521-57050-6 (твёрдый переплёт), 0-521-56543-X (мягкий переплёт).

• Stephen Gilmore. Programming in Standard ML '97: A Tutorial Introduction (англ.). — Laboratory for Foundations of CS, Department of CS, 1997. Архивная копия от 21 июля 2001 на Wayback Machine

• Jeffrey Ullman. Elements of ML Programming (англ.). — Prentice-Hall, 1998. — ISBN 0-13-790387-1.

• Andrew W. Appel. Modern compiler implementation in ML (англ.). — Cambridge, Great Britain: Cambridge University Press, 1998. — 538 p. — ISBN 0-521-58274-1 (hardback), 0-521-60764-7 (paperback).

• Anthony L. Shipman. Unix System Programming with Standard ML (англ.). — 2001.

• Riccardo Pucella. Notes on Programming Standard ML of New Jersey (англ.). — Last revised January 10, 2001. — Cornell University, 2001.

• Bernard Berthomieu. OO Programming Styles in ML. — LAAS Report #2000111, Centre National De La Recherche Scientifique Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes, 2000.

• Riccardo R. Pucella. Reactive Programming in Standard ML (англ.). — Bell Laboratories, Lucent Technologies, 2004.

• Robert Harper. Programming in Standard ML (англ.) / licensed under the Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0 United States License. — Draft: ver.1.2 of 11.02.2011. — Carnegie Mellon University, 2005. — 297 p. Архивная копия от 14 сентября 2012 на Wayback Machine

• Matthew Fluet, Riccardo Pucella. Phantom Types and Subtyping (англ.). — JFP, 2006. — общая техника усиления типизации для раннего выявления ошибок (см. также полнотиповое программирование)

История, анализ, критика

• Milner, Morris, Newey. A Logic for Computable Functions with reflexive and polymorphic types // Arc-et-Senans. — Proc. Conference on Proving and Improving Programs, 1975.

• Gordon, Milner, Morris, Newey, Wadsworth. A Metalanguage for Interactive Proof in LCF. — 1977.

• Robin Milner. A Theory of Type Polymorphism in Programming. — Journal of Computer and System Sciences, 1978. — Т. 17, вып. 3. — С. 348—375. — doi:10.1016/0022-0000(78)90014-4.

• David MacQueen. Structures and parameterisation in a typed functional language. — 1981.

• Robin Milner. How ML evolved. — 1983.

• David MacQueen. Modules for Standard ML. — LFP '84 Proceedings of the 1984 ACM Symposium on LISP and functional programming, 1984. — С. 198—207. — ISBN 0-89791-142-3. — doi:10.1145/800055.802036.

• Andrew W. Appel. A Critique of Standard ML. — Princeton University, revised version of CS-TR-364-92, 1992.

• David MacQueen. Reflections on Standard ML. — AT&T Bell Laboratories, 1992. — doi:10.1.1.104.171.

• Stefan Kahrs. Mistakes and Ambiguities in the Definition of Standard ML. — University of Edinburgh, 1993.

• Andrew Appel, David MacQueen. Separate Compilation for Standard ML (англ.). — SIGPLAN 94-6/94, ACM 0-89791-662-x/94/006, 1994. — doi:10.1.1.14.4810.

• Stefan Kahrs. Mistakes and Ambiguities in the Definition of Standard ML – Addenda (англ.). — University of Edinburgh, 1996. (недоступная ссылка)

• Michael J.C.Gordon. From LCF to HOL: a short history (англ.). — 1996.

• Robert Harper, Christopher A. Stone. A type-theoretic account of Standard ML // Technical Report CMU-CS-96-136R. — Carnegie Mellon University, 1996.

• Lorenz Huelsbergen. A Portable C Interface for Standard ML of New Jersey. — 1996.

• Robert Harper, Christopher A. Stone. An interpretation of Standard ML in type theory // Technical Report CMU-CS-97-147. — Carnegie Mellon University, 1997.

• Zhong Shao. An Overview of the FLINT/ML Compiler. — In Proc. ACM SIGPLAN Workshop on Types in Compilation (TIC), 1997.

• Zhe Yang. Encoding Types in ML-like Languages. — New York University, (c) ACM, 1998. — doi:10.1.1.127.2311.

• Dwight VandenBerghe. Why ML/OCaml are good for writing compilers. — 1998. Архивировано 20 августа 2016 года.

• The ML2000 Working Group. Principles and a Preliminary Design for ML2000 (англ.). — 1999.

• Robert Harper, Christopher A. Stone. A type-theoretic interpretation of Standard ML // In Proof, Language, and Interaction: Essays in Honor of Robin Milner. — MIT Press, 1999.

• Andreas Rossberg. Defects in the Revised Definition of Standard ML. — Universitat des Saarlandes, 2001.

• Matthias Blume. No-Longer-Foreign - Teaching an ML compiler to speak C natively (англ.) // Theoretical Computer Science : PDF. — Lucent Technologies, Bell Laboratories, 2001. — Vol. 59, no. No. 1.

• Simon Peyton Jones. Wearing the hair shirt: a retrospective on Haskell. — Invited talk at POPL, 2003.

• Adam Shaw. A general comparison of Haskell and ML. — 2012.

• Andreas Rossberg, Claudio Russo, Derek Dreyer. F-ing Modules (англ.). — TLDI, 2010.

• David MacQueen. Luca Cardelli and the Early Evolution of ML. — 2014.

• Andreas Rossberg. 1ML – Core and Modules United (F-ing First-class Modules) (англ.). — ICFP, 2015.

• David MacQueen. The History of Standard ML: Ideas, Principles, Culture. — 2015.

Прочее

• David Tarditi, Peter Lee, Anurag Acharya. No Assembly Required - Compiling Standard ML to C. — 1990.

• Andrew Tolmach and Dino Oliva. From ML to Ada: Strongly-typed Language Interoperability via Source Translation. — JFP, Cambridge University Press, 1993.

• Steven E. Ganz, Amr Sabry, Walid Taha. Macros as Multi-Stage Computations: Type-Safe, Generative, Binding Macros in MacroML. — International Conference on Functional Programming, ACM Press, 2001. Архивировано 23 сентября 2015 года.

• Justin Koser, Haakon Larsen, and Jeffrey A. Vaughan. SML2Java: A Source to Source Translator. — 2003.

• Derek Dreyer, Robert Harper. Modular Type Classes (англ.). — ACM SIGPLAN, 2007.

• Stefan Wehr, Manuel M.T.Chakravarty. ML Modules and Haskell Type Classes: A Constructive Comparison. — APLAS, Springer-Verlag, LNCS, 2008.

• Robert Harper. Of Course ML has Monads! (англ.) (2011).

• Jeremy Yallop, Leo White. Lightweight higher-kinded polymorphism. — Proceedings of the Functional and Logic Programming, 2014.

• Lennart Augustsson. A Somewhat failed adventure in Haskell Abstraction (англ.) (2008).

• 6.1 The Folks Who Made It Happen (англ.).

Ссылки

• Standard ML official website (англ.).

• Object-Oriented Programming in Standard ML (англ.).

• MLton Performance (англ.) (2005).

• Standard ML Portability (from MLton guide) (англ.).

• Jens Olsson, Andreas Rossberg. Standard ML and Objective Caml, Side by Side (англ.).

• Adam Chlipala. Comparing Objective Caml and Standard ML (англ.).

• Chris Cannam. SML and OCaml: So, why was the OCaml faster? (англ.).

• Chris Cannam. Four MLs (and a Python) (англ.).