Функциональное программирование - Функциональные языки программирования

Функциональное программирование ставит своей целью придать каждой программе простую математическую интерпретацию. Эта интерпретация должна быть независима от деталей исполнения и понятна людям, которые не имеют научной степени в предметной области. Паулсон, Лоренс В 40-х годах нашего века были построены первые цифровые компьютеры. Самые первые модели этих компьютеров 'программировались' на машинных языках, посредством соединения плат проводками вручную или, в лучшем случае, путем установки в нужное положение сотен переключателей. Машинные языки плохо воспринимаются человеком, поэтому следующим шагом стало создание различных ассемблеров. В ассемблере машинные команды получают компактные мнемокоды типа LOAD, STORE, ADD и т. п. В конце 50-х годов сотрудник IBM Джон Бэкус решил, что записывать Формулы вида о к тому же эти формулы могут быть выполнены на любой машине, для которой есть специальная программа, которую назвали компилятором. Первый компилятор был создан для языка FORTRAN (FORmulaTRANslator - Транслятор Формул). В те дни компьютеры были очень дороги. Поэтому создатели первых языков программирования высокого уровня в погоне за эффективностью пошли по наиболее простому пути. Архитектура языков программирования должна была быть максимально приближена к архитектуре компьютера. Компьютер состоит из центрального процессора и памяти. Поэтому программа должна была состоять из последовательности инструкций, выполняемых процессором и модифицирующих память. На основе этого принципа был разработан так называемый Императивный Стиль Программирования. Основными признаками императивных языков программирования являются ориентированность, в первую очередь, на последовательное исполнение инструкций оперирующих с памятью (присваиваний) и итеративные циклы. Но не это главное. Со времен возникновения FORTRAN-а прошло почти 50 лет. За это время были разработаны сотни намного более развитых императивных языков, таких как Pascal, C++, Ada, Java и т. д. Значительно усовершенствованы механизмы и методы императивного программирования. Однако идея, лежащая в его основе, остается прежней. Программы на этих языках описывают Процесс последовательного, пошагового решения задачи. Как следствие, полученные программы слабо напоминают оригинальную спецификацию задачи, которая, как правило, не содержат никаких упоминаний о различных массивах, указателях и счетчиках. На протяжении последних 400 лет, центральным понятием математики является понятие Функции. Математические функции выражают связь между параметрами (входом) и результатом (выходом) некоторого процесса. Так как вычисление -- это тоже процесс, имеющий вход и выход, функция - вполне подходящее средство задания вычислений. Именно этот простой принцип положен в основу Функционального Стиля Программирования. Функциональная программа представляет собой определения функций. Функции определяются через другие функции или рекурсивно - через себя. В процессе выполнения программы, функции получают параметры, вычисляют и возвращают результат, в случае необходимости вычисляя значения других функций. Программируя на функциональном языке, программист не должен описывать порядок вычислений. Ему необходимо просто описать желаемый Результат в виде системы функций. Почти каждый из нас так или иначе использовал функциональный подход к программированию. Возьмем к примеру, всем известный MicrosoftExcel. Записывая содержимое ячейки в виде, похожем на обычную математическую формулу, мы не задумываемся о действительном порядке вычислений этой формулы, возлагая эти функции на встроенный в Excel интерпретатор. А этот интерпретатор построен так, что правильный порядок вычисления этого выражения и, следовательно, правильный результат гарантированы. Фактически, вся таблица представляет собой набор функций и констант (которые, в общем, тоже функции), определенных друг через друга.

Другим простым примером могут послужить языки запросов к базам данных. В большинстве своем эти языки используют один из двух подходов. В языках, основанных на Реляционной Алгебре, результат записывается в терминах операций над таблицами, демонстрируя тем самым явно императивный подход. Языки же, основанные на Реляционном Исчислении (например, всем известный SQL или QBE), напротив, описывают только результат, являясь тем самым по сути функциональными. По мере развития вычислительной техники, компьютерное время удешевляется, поэтому особую важность приобретает вопрос "Как описывать вычисления на языке более близком человеку, чем компьютеру?". На этот вопрос призваны ответить универсальные функциональные языки программирования, программы на которых гораздо больше напоминают изначальную спецификацию задачи чем программы, написанные с помощью императивных языков программирования.

Похожие статьи




Функциональное программирование - Функциональные языки программирования

Предыдущая | Следующая