Функциональное программирование

Функциональные языки происходят от языка Lisp [5]. Они подверглись большому числу расширений и изменений и используются для реализации как небольших, так и крупных программных систем. Я всегда сохранял скептическую позицию по отношению к этому направлению.

Что характеризует функциональные языки? Всегда оказывалось, что они характеризуются своей формой, что вся программа состоит из вычислений функций - вложенных, рекурсивных, параметрических и т.д. Отсюда происходит термин функциональный. Однако ключевая идея состоит в том, что функции по своему существу не имеют состояний. Отсюда следует отсутствие переменных и присваиваний. Вместо переменных используются неизменяемые параметры функций - переменные в математическом смысле. Вследствие этого, только что вычисленные значения невозможно присвоить той же переменной, затирая ее старое значение. Это объясняет, почему повторение должно выражаться через рекурсию. Структуру данных, в лучшем случае, можно расширить, но невозможно изменить ее существующую часть. Это приводит к очень высокому уровню рециркуляции памяти - необходимым компонентом является "сборщик мусора" (garbage collector). Реализация без автоматической сборки мусора является немыслимой.

Постулирование модели вычислений без состояний поверх машины, наиболее значительной характеристикой которой является состояние, кажется, по крайней мере, странной идеей. Между моделью и машиной существует широкая пропасть, возведение моста через которую обходится дорого. Это невозможно исправить с помощью какой-либо аппаратной поддержки: идея остается плохой и на практике.

Сторонники функциональных языков также со временем поняли это. С помощью разнообразных хитрых приемов они ввели состояние и переменные. Тем самым, чисто функциональный облик языков был дискредитирован и принесен в жертву. Старая терминология стала обманчивой.

Если оглянуться на прошлое функциональных языков, то оказывается, что их действительно важным вкладом было, конечно, не отсутствие состояний, а требование понятных вложенных структур и использование строго локальных объектов. Эта дисциплина может практиковаться и с использованием традиционных, императивных языков, которые со временем позаимствовали идеи вложенных структур, функций и рекурсии.

Однако функциональные языки подразумевают гораздо большее, чем отказ от операторов goto. Они также подразумевают ограничение на локальные переменные, за исключением, возможно, нескольких глобальных переменных состояния. В них, возможно, считается нежелательной вложенность процедур. По-видимому, были правы разработчики компьютера B5000, ограничивая доступ к строго локальным и глобальным переменным.

Много лет спустя некоторые разработчики все чаще стали утверждать, что функциональные языки являются наилучшим средством для введения параллелизма - хотя было бы более уместно сказать "для облегчения работы компиляторов по определению возможностей распараллеливания программ". Вообще-то относительно несложно определить, какие части выражения могут вычисляться параллельно. Более важно то, что параллельно могут вычисляться параметры вызываемой функции, если запрещены побочные эффекты - которые не могут возникать в истинно функциональном языке. В то время, как это обстоятельство может быть истинным и, возможно, минимальным преимуществом функциональных языков, объектно-ориентированный подход предлагает более эффективный способ хорошего использования параллелизма, когда поведение каждого объекта представляется в виде отдельного процесса.

Дата добавления: 2015-07-10