Co to jest programowanie funkcjonalne?

Co to jest programowanie funkcjonalne?

Programowanie funkcyjne (zwane również FP) to sposób myślenia o konstrukcji oprogramowania poprzez tworzenie czystych funkcji. Unika on koncepcji współdzielonego stanu i zmiennych danych, charakterystycznych dla programowania obiektowego.

Języki funkcyjne kładą nacisk na wyrażenia i deklaracje, a nie na wykonywanie instrukcji. Dlatego, w przeciwieństwie do innych procedur, które zależą od stanu lokalnego lub globalnego, wartość wyjściowa w FP zależy wyłącznie od argumentów przekazanych do funkcji.

Charakterystyka programowania funkcyjnego

• Metoda programowania funkcyjnego koncentruje się na rezultatach, a nie na procesie.
• Nacisk położony jest na to, co ma zostać obliczone.
• Dane są niezmienne.
• Programowanie funkcyjne rozkłada problem na funkcje.
• Opiera się na koncepcji funkcji matematycznych, które wykorzystują wyrażenia warunkowe i rekurencję do wykonywania obliczeń.
• Nie obsługuje iteracji, takich jak instrukcje pętli i instrukcje warunkowe, takie jak If-Else.

Historia programowania funkcjonalnego

• Podstawą programowania funkcyjnego jest rachunek lambda. Został on opracowany w latach 1930. XX wieku w celu zastosowania, definicji i rekurencji funkcji.
• LISP był pierwszym językiem programowania funkcyjnego. McCarthy zaprojektował go w 1960 roku.
• Pod koniec lat 70. badacze z Uniwersytetu Edynburskiego zdefiniowali ML (Meta Language).
• Na początku lat 80. język Hope dodał algebraiczne typy danych na potrzeby rekurencji i rozumowania równaniowego.
• W roku 2004 dokonano innowacji w języku funkcyjnym Scala.

Funkcjonalne języki programowania

Celem każdego języka programowania funkcyjnego jest naśladowanie funkcji matematycznych. Jednak podstawowy proces obliczeniowy w programowaniu funkcyjnym jest inny.

Oto kilka najpopularniejszych języków programowania funkcyjnego:

• Haskell
• SML
• Clojure
• Scala
• Erlang
• Czyszczenie
• F#
• ML/OCaml Lisp / Schemat
• XSLT
• SQL
• Matematyka

Podstawowa terminologia programowania funkcjonalnego i Concepts

Niezmienne dane

Niezmienne dane oznaczają, że możesz łatwo tworzyć struktury danych zamiast modyfikować te, które już istnieją.

Przejrzystość referencyjna

Programy funkcyjne powinny wykonywać operacje tak, jakby były wykonywane po raz pierwszy. Dzięki temu będziesz wiedzieć, co mogło, a co nie mogło się wydarzyć podczas wykonywania programu, oraz jakie były tego skutki uboczne. W terminologii programowania funkcyjnego nazywa się to przezroczystością referencyjną.

Modułowość

Modułowa konstrukcja zwiększa produktywność. Małe moduły można szybko kodować i mają większą szansę na ponowne wykorzystanie, co z pewnością przekłada się na szybszy rozwój programów. Ponadto moduły można testować oddzielnie, co pozwala skrócić czas poświęcany na testy jednostkowe i debugowanie.

Łatwość utrzymania

Utrzymywalność to proste pojęcie, które oznacza, że ​​programowanie FP jest łatwiejsze w utrzymaniu, ponieważ nie trzeba się martwić o przypadkową zmianę czegokolwiek poza daną funkcją.

Funkcja pierwsza klasa

„Funkcja pierwszej klasy” to definicja przypisana encji języka programowania, której użycie nie podlega żadnym ograniczeniom. W związku z tym funkcje pierwszej klasy mogą występować w dowolnym miejscu programu.

Zamknięcie

Domknięcie to funkcja wewnętrzna, która może uzyskać dostęp do zmiennych funkcji nadrzędnej, nawet po wykonaniu funkcji nadrzędnej.

Funkcje wyższego rzędu

Funkcje wyższego rzędu albo przyjmują inne funkcje jako argumenty, albo zwracają je jako wyniki.

Funkcje wyższego rzędu umożliwiają częściowe zastosowania, czyli currying. Ta technika stosuje funkcję do jej argumentów pojedynczo, a każda aplikacja zwraca nową funkcję, która akceptuje kolejny argument.

Czysta funkcja

„Funkcja czysta” to funkcja, której dane wejściowe są zadeklarowane jako dane wejściowe i żadne z nich nie powinno być ukryte. Wyjścia są również deklarowane jako wyjścia.

Funkcje czyste działają na podstawie swoich parametrów. Nie są wydajne, jeśli nic nie zwracają. Co więcej, oferują takie same wyniki dla podanych parametrów.

Przykład:

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

Nieczyste funkcje

Funkcje nieczyste są dokładnym przeciwieństwem funkcji czystych. Mają ukryte wejścia lub wyjścia i dlatego nazywa się je nieczystymi. Funkcji nieczystych nie można używać ani testować w izolacji, ponieważ zawierają zależności.

Przykład

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

Skład funkcji

Składanie funkcji polega na łączeniu 2 lub więcej funkcji w celu utworzenia nowej.

Wspólne Stany

Stan współdzielony to ważna koncepcja w programowaniu obiektowym (OPP). Zasadniczo polega on na dodawaniu właściwości do obiektów. Na przykład, jeśli dysk twardy jest obiektem, pojemność pamięci masowej i rozmiar dysku można dodać jako właściwości.

Skutki uboczne

Efekty uboczne to wszelkie zmiany stanu występujące poza wywoływaną funkcją. Najważniejszym celem każdego języka programowania FP jest minimalizacja efektów ubocznych poprzez oddzielenie ich od reszty kodu oprogramowania. W programowaniu FP kluczowe jest odizolowanie efektów ubocznych od reszty logiki programowania.

Korzyści z programowania funkcyjnego

• Pozwala uniknąć mylących problemów i błędów w kodzie.
• Łatwiejsze testowanie i wykonywanie testów jednostkowych i debugowania FP Code.
• Przetwarzanie równoległe i współbieżność.
• Wdrażanie kodu na gorąco i odporność na błędy.
• Oferuje lepszą modułowość przy krótszym kodzie.
• Zwiększona produktywność programisty.
• Obsługuje funkcje zagnieżdżone.
• Konstrukcje funkcjonalne, takie jak leniwa mapa i listy itp.
• Umożliwia efektywne wykorzystanie rachunku lambda.

Ograniczenia programowania funkcjonalnego

• Paradigmat programowania funkcyjnego nie jest prosty, dlatego początkującym trudno go zrozumieć.
• Trudne w utrzymaniu, ponieważ wiele obiektów zmienia się w trakcie kodowania.
• Wymaga dużej ilości mockingu i rozbudowanej konfiguracji środowiska.
• Ponowne wykorzystanie jest bardzo skomplikowane i wymaga ciągłego refaktoryzowania.
• Obiekty mogą nie odzwierciedlać problemu w sposób prawidłowy.

Programowanie funkcjonalne a programowanie obiektowe

FAQ