Какво е функционално програмиране?

Какво е функционално програмиране?

Функционалното програмиране (наричано още FP) е начин на мислене за конструирането на софтуер чрез създаване на чисти функции. То избягва концепциите за споделено състояние и променливи данни, наблюдавани в обектно-ориентираното програмиране.

Функционалните езици наблягат на изрази и декларации, а не на изпълнението на оператори. Следователно, за разлика от други процедури, които зависят от локално или глобално състояние, изходната стойност в FP зависи само от аргументите, предадени на функцията.

Характеристики на функционалното програмиране

• Методът на функционалното програмиране се фокусира върху резултатите, а не върху процеса.
• Акцентът е върху това, което трябва да се изчисли.
• Данните са непроменливи.
• Функционалното програмиране разделя проблема на функции.
• Той е изграден върху концепцията за математически функции, които използват условни изрази и рекурсия за извършване на изчисленията.
• Не поддържа итерации като циклични оператори и условни оператори като If-Else.

История на функционалното програмиране

• Основата на функционалното програмиране е ламбда смятането. То е разработено през 1930-те години на миналия век за функционално приложение, дефиниране и рекурсия.
• LISP е първият функционален език за програмиране. Маккарти го проектира през 1960 г.
• В края на 70-те години, изследователи от Университета в Единбург дефинират ML (Meta Language).
• В началото на 80-те години езикът Hope добави алгебрични типове данни за рекурсия и уравнителни разсъждения.
• През 2004 г. беше иновиран функционалният език „Scala“.

Езици за функционално програмиране

Целта на всеки FP език е да имитира математически функции. Основният процес на изчисление обаче е различен във функционалното програмиране.

Ето някои от най-известните езици за функционално програмиране:

• Haskell
• ГСМ
• Clojure
• Scala
• Ерланг
• чист
• F#
• ML/OCaml Lisp / Схема
• XSLT
• SQL
• Mathematica

Основна терминология на функционалното програмиране и Concepts

Неизменни данни

Непроменяемите данни означават, че би трябвало лесно да можете да създавате структури от данни, вместо да променяте вече съществуващи.

Референтна прозрачност

Функционалните програми трябва да изпълняват операции, сякаш ги изпълняват за първи път. Така ще знаете какво може да се е случило или не по време на изпълнението на програмата и какви са страничните ефекти. В терминологията на функционално програмиране това се нарича референтна прозрачност.

модулност

Модулният дизайн повишава производителността. Малките модули могат да бъдат кодирани бързо и имат по-голям шанс за повторна употреба, което със сигурност води до по-бързо разработване на програми. Освен това, модулите могат да бъдат тествани поотделно, което ви помага да намалите времето, прекарано в модулно тестване и дебъгване.

ремонтопригодност

Поддръжката е прост термин, който означава, че FP програмирането е по-лесно за поддръжка, тъй като не е нужно да се притеснявате за случайна промяна на нещо извън дадената функция.

Първокласна функция

„Функция от първи клас“ е определение, отнасящо се до обекти в езика за програмиране, които нямат ограничения за употреба. Следователно, функциите от първи клас могат да се появяват навсякъде в програмата.

Закопчаване

Затварянето е вътрешна функция, която може да осъществява достъп до променливи на родителската функция, дори след като родителската функция е била изпълнена.

Функции от по-висок ред

Функциите от по-висок ред или приемат други функции като аргументи, или ги връщат като резултати.

Функциите от по-висок ред позволяват частични приложения или „къриране“. Тази техника прилага функция към нейните аргументи един по един, като всяко приложение връща нова функция, която приема следващия аргумент.

Чиста функция

„Чиста функция“ е функция, чиито входове са декларирани като входове и никой от тях не трябва да бъде скрит. Изходите също се декларират като изходи.

Чистите функции действат въз основа на своите параметри. Те не са ефективни, ако не връщат нищо. Освен това, те предлагат същия изход за дадените параметри.

Пример:

Function Pure(a,b)
{
	return a+b;
}

Нечисти функции

Нечистите функции са точно обратното на чистите функции. Те имат скрити входове или изходи и затова се наричат ​​нечисти. Нечистите функции не могат да се използват или тестват изолирано, тъй като имат зависимости.

Пример

int z;
function notPure(){
	z = z+10;
}

Функция Състав

Функционалната композиция е комбиниране на 2 или повече функции за създаване на нова.

Споделени състояния

Споделеното състояние е важна концепция в обектно-ориентирано програмиране. По принцип това е добавяне на свойства към обекти. Например, ако твърд диск е обект, капацитетът за съхранение и размерът на диска могат да бъдат добавени като свойства.

Странични ефекти

Страничните ефекти са всякакви промени в състоянието, които се случват извън извикана функция. Най-голямата цел на всеки FP програмен език е да минимизира страничните ефекти, като ги отдели от останалата част от софтуерния код. В FP програмирането е жизненоважно да се премахнат страничните ефекти от останалата част от програмната логика.

Ползите от функционалното програмиране

• Позволява ви да избегнете объркващи проблеми и грешки в кода.
• По-лесно за тестване и изпълнение на модулно тестване и дебъгване на FP Code.
• Паралелна обработка и едновременност.
• Разгръщане на горещ код и отказоустойчивост.
• Предлага по-добра модулност с по-кратък код.
• Повишена производителност на разработчика.
• Поддържа вложени функции.
• Функционални конструкции като Lazy Map & Lists и др.
• Позволява ефективно използване на ламбда смятане.

Ограничения на функционалното програмиране

• Парадигмата на функционалното програмиране не е лесна, така че е трудна за разбиране от начинаещи.
• Трудно е да се поддържа, тъй като много обекти еволюират по време на кодирането.
• Изисква много подигравки и обширна настройка на околната среда.
• Повторната употреба е много сложна и изисква постоянно рефакториране.
• Обектите може да не представят проблема правилно.

Функционално програмиране срещу обектно-ориентирано програмиране

Въпроси и Отговори