Функция которая позволяет изменять парадигму
Перейти к содержимому

Функция которая позволяет изменять парадигму

  • автор:

Что такое функциональное программирование?

Парадигма программирования это подход к конструированию программного обеспечения, основанный на нескольких определяющих принципах. Функциональное программирование это одна из таких парадигм, которая состоит из чистых функций (Pure Function), и позволяет избежать разделяемого состояния (Shared State), изменчивых данных (Mutable Data) и побочных эффектов (Side effect). Функциональное программирование является больше декларативным, чем императивным. Cостояние приложения в функциональном программировании, в отличие от объектно-ориентированного программирования, протекает через чистые функции.

Код в функциональном программировании имеет тенденцию быть более кратким, более предсказуемым и более простым для тестирования, чем императивный код, но он может быть сложным для обучения.

Эта статья предоставит фундаментальное понимание функционального программирования и прояснит ряд его преимуществ. Чтобы начать понимать, что такое функциональное программирование, определим основные понятия.

  • чистая функция всегда возвращает одинаковое значение при одинаковых входах;
  • чистая функция не имеет побочных эффектов.

Предотвращение разделяемого состояния
Разделяемое состояние (Shared State) это любая переменная, объект или пространство памяти, которые существуют в общей области (shared scope), или свойство объекта, передаваемое между областями. Проблема с разделяемым состоянием состоит в том, что нужно знать всю историю каждой общей переменной, которую функция использует или затрагивает, чтобы понять результат вызова функции. Вторая проблема, связанная с общим состоянием, заключается в том, что изменение порядка вызова функций может вызвать ряд сбоев.
Функциональное программирование избегает разделяемое состояние, используя структуры неизменных данных и чистые вычисления для получения новых данных из уже существующих.

Неизменность
Неизменный объект (immutable object) это объект, который нельзя изменить после его создания. Если вы хотите изменить неизменяемый объект, лучше всего создать новый объект с новым значением. Неизменность это ключевое понятие функционального программирования. Без него теряется история состояний, и ошибки могут проникнуть в ваше программное обеспечение.

  • изменение любой внешней переменной или свойства объекта;
  • вход в консоль;
  • запись в файл.

Что такое объектно-ориентированное программирование

Что такое объектно-ориентированное программирование

Рассказываю об одной из важнейших парадигм в программировании.

Парадигмы программирования и их виды

Парадигма разработки – это набор правил и критериев, соблюдаемых разработчиками, чтобы выдержать конкретную стилистику и модель написания кода.

Единая парадигма помогает избегать ошибок, упрощает работу в команде и ускоряет разработку. Ориентируясь на одну парадигму, можно корректно структурировать код приложения, зная четкие правила, выбранные командой, которая работает над конкретным проектом.

Существуют различные типы парадигм, например процедурный, ориентированный на работу с функциями, или логический, подразумевающий решение базовых логических задач в духе «если А = true, то и B = true». Но есть и более интересный подход к решению задач разработки, и это ООП-парадигма.

Комьюнити теперь в Телеграм
Подпишитесь и будьте в курсе последних IT-новостей

Что такое ООП?

Объектно-ориентированное программирование, ООП – это одна из парадигм разработки, подразумевающая организацию программного кода, ориентируясь на данные и объекты, а не на функции и логические структуры.

Обычно объекты в подобном коде представляют собой полноценные блоки с данными, которые имеют определенный набор характеристик и возможностей. Объект может олицетворять что угодно – от человека с именем, фамилией, номером телефона, паролем и другой информацией до мелкой утилиты с минимумом характеристик из реального мира, но увеличенным набором функций. Объекты могут взаимодействовать друг с другом, пользователем и любыми другими компонентами программы.

ООП заставляет разработчиков фокусироваться на объектах, которыми нужно манипулировать, а не на той логике, что позволяет изменять данные и как-то с ними взаимодействовать. Такой подход хорошо работает в случае с комплексными программными решениями, требующими постоянной поддержки со стороны большого числа программистов.

Структура объектно-ориентированного программирования

Программный код, написанный с учетом принципов ООП, четко структурируется на 4 основных элементах (иногда выделяют и больше, включая в список элементов модули и другие структуры, связанные с объектно-ориентированной парадигмой, но мы обратимся к ним позже, говоря о преимущества и принципах описываемой модели).

Объекты

И хотя в структуре ООП объекты находятся не на первом месте, мы начнем с них, так как это упрощает общее понимание парадигмы.

Пример структуры в ООП на базе пользователя

Объект – это кусок кода, описывающий элемент с конкретным набором характеристик и функций. Например, вы делаете видеоигру, в которой есть персонаж. Ваш герой.

Этот персонаж в коде может быть отдельным объектом с такими характеристиками, как здоровье, сила, выносливость, ловкость и урон, а также функциями (методами) – это могут быть магические способности или особые приемы, используемые персонажем.

Объекты могут описывать других персонажей и средства передвижения.

Методы

Методы – это функции, описанные внутри объекта или класса. Они относятся к конкретному объекту и позволяют взаимодействовать с ними или другими частями кода. Выше мы уже затронули «способности» персонажа-объекта, вот они и являются наиболее понятным описанием методов. Когда ваш персонаж выполняет действие в игре, он задействует метод, описанный в его объекте.

Атрибуты

Атрибуты – это конкретные характеристики объекта. Если вы хоть немного знакомы с программированием, то атрибуты можно представить в виде переменных с данными. Вернувшись к примеру с игровым персонажем, в качестве атрибутов можно представить характеристики в духе уровня выносливости, скорости и других статических показателей.

Классы

Это наиболее абстрактная и обобщенная форма в ООП. Что-то в духе шаблона, на базе которого строятся другие элементы структуры кода.

Снова поясню на примере игры. В какой-нибудь онлайн-РПГ может быть куча разных героев: воины, лучники, люди, орки. Описывать каждого по отдельности сложно и нецелесообразно, ведь у них много общих характеристик и методов.

Поэтому мы можем создать класс – то есть объект, способный стать базой для других объектов. Например, класс – персонаж. Он умеет ходить, драться, имеет характеристики наподобие уровня здоровья или количества маны, то есть атрибуты, что есть у любых рас и классов в нашей РПГ. А уже человек-воин (объект) с ником Nagibator777 будет содержать более специфичные характеристики и методы, зависящие от решений игрока и других внешних факторов. Класс – это пример абстракции и наследования, упрощающий генерацию новых объектов.

Пример структуры в ООП на базе персонажа в игре

На картинках и схемах эта структура выглядит куда понятнее.

Ключевые принципы ООП

Объектно-ориентированное программирование исповедует ряд принципов, лежащих в основе правил создания и использования всех структурных элементов, включая классы, объекты, методы и прочие компоненты.

Инкапсуляция

Этот принцип гласит, что вся важная информация, необходимая для работы объекта, в нем же и хранится. И только определенные данные доступны для внешних функций и объектов.

Данные конкретного объекта или класса хранятся в пределах этого объекта или класса. Вносить в них изменения, используя другие классы, нельзя. У окружения есть право только запрашивать «публичные» методы и атрибуты.

Такой подход обеспечивает повышенный уровень безопасности, а также сокращает шансы на случайное повреждение данных внутри какого-то класса или объекта со стороны.

Наследование

Это как раз основная суть взаимоотношений между классами и объектами, описанная выше. Чтобы не создавать кучу одинаковых объектов или классов, можно создать класс над классами с более общими характеристики и функциями, а потом постепенно наследовать от него те или иные возможности. Используя специальную конструкцию, программист может забрать из класса ряд атрибутов или методов, оставить их в прежнем виде и дополнить новыми или же слегка переосмыслить на свое усмотрение, а потом создать из них уникальный объект или подкласс для дальнейшего наследования опций.

Пример создания класса в JS

Это проще понять на примере со средствами передвижения:

  • Берем абстрактный класс «Средство передвижения» с возможностью набирать скорость и перевозить людей.
  • Из него формируем подкласс «Автобус», наследующий базовые характеристики и уточняющий их определенным количеством мест для людей и пределом скорости.
  • Затем создаем объект «Икарус» с более конкретной скоростью, планировкой, количеством дверей, типом сигнала и другими специфичными параметрами.

Не нужно каждый раз создавать новый класс или объект с полным набором опций. Достаточно воспользоваться конструкцией в духе export class Bus extends Vehicle() и дополнить код конкретикой.

Абстракция

Каждый верхний слой над объектом (классы) более абстрактный, чем его «младшая версия». Это позволяет не переписывать по 10 раз один и тот же объект, указывая одни и те же атрибуты и методы. Напротив, абстрактные классы позволяют создавать все более конкретные классы и вытекающие из них объекты, не описывая реализацию функций заранее (в этом и суть абстракции), а оставляя исключительно базовый шаблон для дальнейших надстроек.

Абстрактный класс должен оставаться публичным и не содержать реализации методов. Этим он отличается от дочерних классов.

Полиморфизм

Один из ключевых принципов ООП, позволяющий использовать одни и те же методы для обработки различных типов данных. Полиморфизм в разных языках программирования отличается: есть строго типизированные языки в духе C++, где задействуется «перегрузка», а есть такие языки, как JavaScript, где по умолчанию функции могут обрабатывать разные типы информации без необходимости указывать тип заранее.

Полиморфизм позволяет с помощью идентичных методов обрабатывать разные типы данных, например двузначные числа и числа с плавающей точкой. Также полиморфизмом считается возможность переопределять методы в дочерних классах для обработки других видов данных или выполнения дополнительных действий при вызове аналогичного метода.

Преимущества ООП

Основными преимуществами парадигмы разработчики считают следующие особенности:

  • Модульность: инкапсуляция объектов в себе упрощает разработку, уменьшает количество ошибок и ускоряет разработку при участии большого количества программистов, так как каждый может работать независимо друг от друга.
  • Реюзабельность кода: благодаря абстракциям, полиморфизму и наследованиям можно не писать один и тот же код много раз, что заметно ускоряет создание нового ПО.
  • Высокая скорость разработки: классы и интерфейсы в ООП могут легко трансформироваться в подобие полноценных библиотек, которые можно переиспользовать в новых проектах.
  • Расширяемость: ООП-код легче развивать, дополнять и менять. Этому способствует независимая модульная структура.
  • Простота восприятия: использование ООП упрощает понимание кода за счет взаимодействия с объектами, а не логикой. Не нужно углубляться в то, как построено ПО, чтобы модифицировать его.
  • Безопасность: инкапсулированный код недоступен извне, поэтому «поломать» ООП-программу сложнее.
  • Гибкость: полиморфизм позволяет быстро адаптировать ООП-код под свои нужды, не описывая новые функции и объекты.

Недостатки ООП

Разработчики ругают объектно-ориентированную парадигму за то, что та ставит во главе угла объекты и не уделяет достаточно внимания вычислениям и алгоритмам. По мнению некоторых программистов, такой подход местами заставляет писать больше кода, чем понадобилось бы при использовании функциональной парадигмы. Также ООП-код негативно сказывается на скорости компиляции кода.

Языки, исповедующие объектно-ориентированную парадигму

Существует множество языков программирования, подходящих для применения ООП-парадигмы. Среди них:

  • Ruby – высокоуровневый язык с динамической типизацией, созданный в середине 90-х японским разработчиком Юкихиро Мацумото.
  • С++ – статически типизированный язык программирования общего назначения, в первую очередь направленный на работу с ООП.
  • JavaScript – популярный язык с динамической типизацией, одинаково хорошо подходящий для различных парадигм разработки, включая ООП.

Также в число языков с акцентом на ООП-парадигме входят: C#, Python, Java, PHP, JADE, Scala и другие.

Вместо заключения

Объектно-ориентированное программирование – популярная практика среди разработчиков, позволяющая делать сложные приложения и часто использующаяся в крупных корпорациях. Это интересная модель, с которой стоит ознакомиться всем, кто хочет делать логические модульные структуры и сокращать количество потенциальных ошибок и проблем с безопасностью в своих программах.

Что такое функциональное программирование?

В этой статье Владимир Хориков попытается ответить на вопрос: что такое функциональное программирование?

Функциональное программирование

Итак, что такое функциональное программирование? Этот термин возникает довольно часто, и каждый автор, пишущий о нем, дает собственное объяснение. На взгляд автора оригинала, самым простым и в то же время точным определением является следующее: функциональное программирование — это программирование с математическими функциями.

Математические функции не являются методами в программном смысле. Хотя мы иногда используем слова «метод» и «функция» как синонимы, с точки зрения функционального программирования это разные понятия. Математическую функцию лучше всего рассматривать как канал (pipe), преобразующий любое значение, которое мы передаем, в другое значение:

Вот и все. Математическая функция не оставляет во внешнем мире никаких следов своего существования. Она делает только одно: находит соответствующий объект для каждого объекта, который мы ему скармливаем.

Для того чтобы метод стал математической функцией, он должен соответствовать двум требованиям. Прежде всего, он должен быть ссылочно прозрачным (referentially transparent). Ссылочно прозрачная функция всегда дает один и тот же результат, если вы предоставляете ей одни и те же аргументы. Это означает, что такая функция должна работать только со значениями, которые мы передаем, она не должна ссылаться на глобальное состояние.

public long TicksElapsedFrom(int year)

Этот метод не является ссылочно прозрачным, потому что он возвращает разные результаты, даже если мы передаем в него один и тот же год. Причина здесь в том, что он ссылается на глобальное свойство DatetTime.Now.

Ссылочно прозрачной альтернативой этому методу может быть (Эта версия работает только с переданными параметрами):

public long TicksElapsedFrom(int year, DateTime now)

Во-вторых, сигнатура математической функции должна передавать всю информацию о возможных входных значениях, которые она принимает, и о возможных результатах, которые она может дать. Можно называть эту черту честность сигнатуры метода (method signature honesty).

Посмотрите на этот пример кода:

public int Divide(int x, int y) < return x / y; >

Метод Divide, несмотря на то, что он ссылочно прозрачный, не является математической функцией. В его сигнатуре указано, что он принимает любые два целых числа и возвращает другое целое число. Но что произойдет, если мы передадим ему 1 и 0 в качестве входных параметров?

Вместо того, чтобы вернуть целое число, как мы ожидали, он вызовет исключение «Divide By Zero». Это означает, что сигнатура метода не передает достаточно информации о результате операции. Он обманывает вызывающего, делая вид, что может обрабатывать любые два параметра целочисленного типа, тогда как на практике он имеет особый случай, который не может быть обработан.

Чтобы преобразовать метод в математическую функцию, нам нужно изменить тип параметра «y», например:

public static int Divide(int x, NonZeroInteger y) < return x / y.Value; >

Здесь NonZeroInteger — это пользовательский тип, который может содержать любое целое число, кроме нуля. Таким образом, мы сделали метод честным, поскольку теперь он не ведет себя неожиданно для любых значений из входного диапазона. Другой вариант — изменить его возвращаемый тип:

public static int ? Divide(int x, int y) < if (y == 0) return null; return x / y; >

Эта версия также честна, поскольку теперь не гарантирует, что она вернет целое число для любой возможной комбинации входных значений.

Несмотря на простоту определения функционального программирования, оно включает в себя множество приемов, которые многим программистам могут показаться новыми. Посмотрим, что они из себя представляют.

Побочные эффекты (Side effects)

Первая такая практика — максимально избегать побочных эффектов за счет использования иммутабельности по всей базе кода. Этот метод важен, потому что акт изменения состояния противоречит функциональным принципам.

Сигнатура метода с побочным эффектом не передает достаточно информации о фактическом результате операции. Чтобы проверить свои предположения относительно кода, который вы пишете, вам нужно не только взглянуть на саму сигнатуру метода, но также необходимо перейти к деталям его реализации и посмотреть, оставляет ли этот метод какие-либо побочные эффекты, которых вы не ожидали:

В целом, код со структурами данных, которые меняются со временем, сложнее отлаживать и более подвержен ошибкам. Это создает еще больше проблем в многопоточных приложениях, где у вас могут возникнуть всевозможные неприятные условия гонки.

Когда вы работаете только с иммутабельными данными, вы заставляете себя обнаруживать скрытые побочные эффекты, указывая их в сигнатуре метода и тем самым делая его честным. Это делает код более читабельным, потому что вам не нужно останавливаться на деталях реализации методов, чтобы понять ход выполнения программы. С иммутабельными классами вы можете просто взглянуть на сигнатуру метода и сразу же получить хорошее представление о том, что происходит, без особых усилий.

Исключения

Исключения — еще один источник нечестности для вашей кодовой базы. Методы, которые используют исключения для управления потоком программы, не являются математическими функциями, потому что, как и побочные эффекты, исключения скрывают фактический результат операции.

Более того, исключения имеют семантику goto, что означает, что они позволяют легко переходить из любой точки вашей программы в блок catch. На самом деле, исключения работают еще хуже, потому что оператор goto не позволяет выходить за пределы определенного метода, тогда как с исключениями вы можете легко пересекать несколько уровней в своей базе кода.

Примитивная одержимость (Primitive Obsession)

В то время как побочные эффекты и исключения делают ваши методы нечестными в отношении их результатов, примитивная одержимость вводит читателя в заблуждение относительно входных значений методов. Вот пример:

public class User < public string Email < get; private set; >public User(string email) < if (email.Length >256) throw new ArgumentException("Email is too long"); if (!email.Contains("@")) throw new ArgumentException("Email is invalid"); Email = email; > > public class UserFactory < public User CreateUser(string email) < return new User(email); >>

Что нам говорит сигнатура метода CreateUser? Она говорит, что для любой входной строки он возвращает экземпляр User. Однако на практике он принимает только строки, отформатированные определенным образом, и выдает исключения, если это не так. Следовательно, этот метод нечестен, поскольку не передает достаточно информации о типах строк, с которыми работает.

По сути, это та же проблема, которую вы видели с методом Divide:

public int Divide(int x, int y) < return x / y; >

Тип параметра для электронной почты, а также тип параметра для «y» являются более грубыми, чем фактическая концепция, которую они представляют. Количество состояний, в которых может находиться экземпляр строкового типа, превышает количество допустимых состояний для правильно отформатированного электронного письма. Это несоответствие приводит к обману разработчика, который использует такой метод. Это заставляет программиста думать, что метод работает с примитивными строками, тогда как на самом деле эта строка представляет концепцию предметной области со своими инвариантами.

Как и в случае с методом Divide, нечестность можно исправить, введя отдельный класс Email и используя его вместо строки.

Nulls

Еще одна практика в этом списке — избегать nulls. Оказывается, использование значений NULL делает ваш код нечестным, поскольку сигнатура методов, использующих их, не сообщает всю информацию о возможном результате соответствующей операции.

Но тут, конечно, зависит от языка. Автор оригинала работает с C#, в котором до 8 версии нельзя было указывать является ли значение nullable (https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/builtin-types/nullable-value-types). Так как оригинал статьи 2016 года, на тот момент еще не было такой возможности в C#.

Фактически, в C # все ссылочные типы действуют как контейнер для двух типов значений. Один из них является экземпляром объявленного типа, а другой — null. И нет никакого способа провести различие между ними, поскольку эта функциональность встроена в сам язык. Вы всегда должны помнить, что, объявляя переменную ссылочного типа, вы фактически объявляете переменную пользовательского двойного типа, которая может содержать либо нулевую ссылку, либо фактический экземпляр:

В некоторых случаях это именно то, что вам нужно, но иногда вы хотите просто вернуть MyClass без возможности его преобразования в null. Проблема в том, что в C # это невозможно сделать. Невозможно различить ссылочные типы, допускающие значение NULL, и ссылочные типы, не допускающие значения NULL. Это означает, что методы со ссылочными типами в своей сигнатуре по своей сути нечестны.

Эту проблему можно решить, введя тип Maybe и соглашение внутри команды о том, что всякий раз, когда вы определяете переменную, допускающую значение NULL, вы используете для этого тип Maybe.

Почему функциональное программирование?

Важный вопрос, который приходит на ум, когда вы читаете о функциональном программировании: зачем вообще беспокоиться об этом?

Одной из самых больших проблем, возникающих при разработке корпоративного программного обеспечения, является сложность. Сложность кодовой базы, над которой мы работаем, является единственным наиболее важным фактором, влияющим на такие вещи, как скорость разработки, количество ошибок и способность быстро приспосабливаться к постоянно меняющимся потребностям рынка.

Существует некий предел сложности, с которой мы можем справиться за раз. Если кодовая база проекта превышает этот предел, становится действительно трудно, а в какой-то момент даже невозможно что-либо изменить в программном обеспечении без каких-либо неожиданных побочных эффектов.

Применение принципов функционального программирования помогает снизить сложность кода. Оказывается, программирование с использованием математических функций значительно упрощает нашу работу. Благодаря двум характеристикам, которыми они обладают — честности сигнатуры метода и ссылочной прозрачности — мы можем гораздо проще понимать и рассуждать о таком коде.

Каждый метод в нашей кодовой базе — если он написан как математическая функция — можно рассматривать отдельно от других. Когда мы уверены, что наши методы не влияют на глобальное состояние или не работают с исключением, мы можем рассматривать их как строительные блоки и компоновать их так, как мы хотим. Это, в свою очередь, открывает большие возможности для создания сложной функциональности, которую создать ненамного сложнее, чем части, из которых она состоит.

Имея честную сигнатуру метода, нам не нужно останавливаться на деталях реализации метода или обращаться к документации, чтобы узнать, есть ли что-то еще, что нам нужно учесть перед его использованием. Сама сигнатура сообщает нам, что может случиться после того, как мы вызовем такой метод. Модульное тестирование также становится намного проще. Все сводится к паре строк, в которых вы просто указываете входное значение и проверяете результат. Нет необходимости создавать сложные тестовые двойники, такие как mocks, и поддерживать их в дальнейшем.

Резюме

Функциональное программирование — это программирование с использованием математических функций. Для преобразования методов в математические функции нам нужно сделать их сигнатуры честными в том смысле, что они должны полностью отражать все возможные входные данные и результаты, и нам также необходимо убедиться, что метод работает только с теми значениями, которые мы передаем, и ничего больше.

Практики, которые помогают преобразовать методы в математические функции:

  • Иммутабельность.
  • Избегать исключения для управления потоком программы.
  • Избавляться от примитивной одержимости.
  • Делать nulls явными.
  • программирование
  • функциональное программирование
  • проектирование

Императивное и декларативное программирование простым языком — объясняют эксперты

Узнаём у экспертов, как простым языком объяснить суть декларативной и императивной парадигмы программирования.

Начинающему программисту несложно запутаться в различных терминах — взять только объектно-ориентированное, динамическое, императивное и декларативное программирование. Спросили у экспертов, что из себя представляют два последних подхода.

Что такое императивное и декларативное программирование?

Аватарка эксперта Павел Романченко

Павел Романченко
технический директор центра инновационных технологий и решений «Инфосистемы Джет»

Императивные языки, такие, как Java, Python, JavaScript, C, C++ занимают доминирующее положение в индустрии ПО, соответственно императивное программирование — самое распространённое. Смысл его в том, что императивная программа содержит прямые указания, что должен сделать компьютер и в каком порядке должны выполняться инструкции. Этот подход легко понять программисту, а компилятору — легко породить достаточно эффективный код.

Оператор SQL INSERT: примеры и синтаксис

Декларативное программирование распространено не так обширно, как императивное, хотя оказывает большое влияние на мейнстрим. Смысл декларативного программирования в том, что программы пишут в виде некоторых ограничений и правил. Логические языки, такие, как Пролог, предлагают описывать ограничения в виде фактов и правил.

В функциональных языках (другой вариант декларативного программирование) описывают программу в виде функций. Отличие от функций в императивном программировании заключается в том, что функции в функциональном языке являются математическими в том смысле, что они устанавливают отношение между аргументом и результатом, и не могут изменять никаких переменных во время вычислений.

Вообще в декларативных языках обычно отсутствует изменение переменных или обычно спрятано за каким-либо специальным механизмом.

Самый популярный язык РСУБД SQL так же является декларативным. На нём описывается конечный результат, а способ его получения генерируется сервером СУБД исходя из множества факторов.

Декларативное программирование может являться более сложным в понимании, но позволяет писать более безопасный и поддерживаемый код, который легко параллелится. А компиляторы декларативных языков имеют больше возможностей при оптимизации программ.

Конечно, практически все основные языки сочетают в себе элементы и декларативного и императивного программирования. Огромное влияние оказывает функциональное программирование на JavaScript, Java, C++, C# и т.д.

Аватарка эксперта Роман Меньшиков

Роман Меньшиков
ведущий системный программист компании «Аэродиск»

Декларативное программирование — это парадигма программирования, в которой задаётся спецификация решения задачи: описывается, что представляет собой проблема и ожидаемый результат, но без описания способа достижения этого результата. Зачастую декларативные программы не используют понятия состояния и, в частности, не содержат переменных и операторов присваивания, обеспечивая ссылочную прозрачность. К подвидам декларативного программирования часто относят и функциональное программирование. Декларативные компьютерные языки часто не полны по Тьюрингу, так как теоретически не всегда возможно порождение исполняемого кода по декларативному описанию.

Почему пет-проект для джуна лучше, чем просто диплом курсов

Императивное программирование — это парадигма программирования, в которой задаётся последовательность действий, необходимых для получения результата. В нём используются переменные, операторы присваивания и составные выражения.

Несмотря на то, что исторически первым был применен декларативный подход в программировании, первые языки программирования компьютеров (машинный, ассемблер, фортран, алгол, кобол) были императивными в силу простоты подхода.

Что такое динамическое программирование — объясняют эксперты

Сейчас широко распространены как узкоспециализированные декларативные языки программирования (HTML + CSS, SVG, VRML, SQL, lex/VACC), в том числе функциональные (Haskell, Erlang, Scala), так и императивные языки (C/C++/C#, Java, Go, Rust, Python). Однако практически все современные языки программирования общего назначения высокого уровня, за исключением некоторых функциональных, относятся к императивным языкам.

Выбор той или иной парадигмы программирования — императивной или функциональной — определяется, главным образом, требованиями к программе и набором достоинств и недостатков каждой из парадигм. Так, например, независимость функций по данным в функциональных языках и отсутствие побочных эффектов чрезвычайно сокращает количество ошибок и позволяет эффективно распараллеливать код. Поэтому для создания высоконагруженных систем с высоким уровнем параллельных вычислений более оправданно выбирать один из функциональных языков.

С другой стороны, неизменность входных данных в функциональных языках программирования затрудняет создание систем, активно выполняющих ввод-вывод и модификацию уже имеющихся данных. Для реализации таких систем предпочтительнее выбирать императивные языки.

Аватарка эксперта Михаил Козин

Михаил Козин
руководитель отдела разработки ECM «Техносерв Консалтинг»

Императивное программирование — это парадигма, основанная на составлении алгоритма действий (инструкций/команд), которые изменяют состояние (информацию/данные/память) программы. Первыми языками программирования, основанными на таком подходе, были машинные коды и ассемблеры. Фактически, программа на этих языках — это код, который выполняется компьютером сразу, без предварительной компиляции. Из языков высокого уровня, требующих компиляции исходного кода программы в машинный код (или интерпретации), к императивным можно отнести C, C++, Java.

Декларативное программирование — это парадигма, при которой описывается желаемый результат, без составления детального алгоритма его получения. В пример можно привести HTML и SQL. При создании HTML мы с помощью тегов описываем, какую хотим получить страничку в браузере, а не то, как нарисовать на экране заголовок статьи, оглавление и текст. В SQL, если нам нужно посчитать количество сотрудников с фамилией «Сидоров», мы напишем SELECT count(*) FROM employee WHERE last_name = ‘Сидоров’; . Тут ничего не сказано про то, в каком файле или области памяти находятся данные по сотрудникам, как именно выбрать из них всех Сидоровых и нужно ли вообще это делать для подсчёта их количества.

Рассмотрим ещё один пример. Допустим, мы хотим приготовить обед.

В императивной парадигме это выглядит как-то так:

  • купить мясо, огурцы, помидоры, соль;
  • порезать мясо, посолить;
  • поставить сковородку на плиту;

В декларативной: хочу на обед жареное мясо с овощами (неплохо звучит, правда? :)).

Вроде бы различия очевидны. Однако, императивный язык не мешает обобщить и автоматизировать отдельные задачи. Можно реализовать некий «слой» кода, библиотеки, которые будут «уметь» выполнять отдельные этапы алгоритма: определять по рецепту, есть ли в наличии необходимые продукты, заказывать их доставку, пользоваться плитой и т.д. Получится, что программный код императивного языка программирования, использующий такие библиотеки, уже не будет по своей структуре так уж сильно отличаться от декларативного.

На практике, при написании кода и выбора подхода, разработчик отталкивается не только от возможностей и ограничений языка программирования, но и удобства использования той или иной парадигмы в данном конкретном случае.

Что из себя представляют императивное и декларативное программирование?

Если кратко, то императивная программа содержит прямые указания, что должен сделать компьютер и в каком порядке должны выполняться инструкции. Примерами императивных языков являются Java, Python, JavaScript, C, C++.Декларативная же программа состоит из ограничений и правил, из которых компьютер генерирует способ получения результата. Пример декларативного языка: SQL.

Напоминаем, что вы можете задать свой вопрос экспертам, а мы соберём на него ответы, если он окажется интересным. Вопросы, которые уже задавались, можно найти в списке выпусков рубрики. Если вы хотите присоединиться к числу экспертов и прислать ответ от вашей компании или лично от вас, то пишите на experts@tproger.ru, мы расскажем, как это сделать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *