Funkcionális programozás és imperatív programozás (LINQ–XML)
Ez a cikk a funkcionális programozást hasonlítja össze és hasonlítja össze hagyományosabb imperatív (eljárási) programozással.
Funkcionális programozás és imperatív programozás
A funkcionális programozási paradigma kifejezetten azért jött létre, hogy támogassa a problémamegoldás tiszta funkcionális megközelítését. A funkcionális programozás a deklaratív programozás egyik formája. Ezzel szemben a legtöbb általános nyelv, beleértve az objektumorientált programozási (OOP) nyelveket, például a C#, a Visual Basic, a C++ és a Java nyelveket, elsősorban az imperatív (eljárási) programozás támogatására tervezték.
Imperatív megközelítéssel a fejlesztő olyan kódot ír, amely meghatározza a számítógép által a cél eléréséhez szükséges lépéseket. Ezt néha algoritmikus programozásnak is nevezik. Ezzel szemben a funkcionális megközelítés azt is magában foglalja, hogy a problémát végrehajtandó függvények halmazaként kell összeállítani. Gondosan határozza meg az egyes függvények bemenetét, és hogy az egyes függvények mit adnak vissza. Az alábbi táblázat a két megközelítés közötti általános különbségeket ismerteti.
Characteristic | Imperatív megközelítés | Funkcionális megközelítés |
---|---|---|
Programozói fókusz | Feladatok (algoritmusok) végrehajtása és az állapotváltozások nyomon követése. | Milyen információkra van szükség, és milyen átalakításokra van szükség. |
Állapotváltozások | Fontos. | Nem létező. |
Végrehajtási sorrend | Fontos. | Kevés a fontosság. |
Elsődleges folyamatvezérlés | Hurkok, feltételes függvények és függvények (metódus) hívásai. | Függvényhívások, beleértve a rekurziót is. |
Elsődleges manipulációs egység | Struktúrák vagy osztályok példányai. | Első osztályú objektumként és adatgyűjtésként működik. |
Bár a legtöbb nyelv egy adott programozási paradigma támogatására lett kialakítva, sok általános nyelv elég rugalmas ahhoz, hogy több paradigmát is támogatjon. A függvénymutatókat tartalmazó nyelvek többsége például hitelesen támogatja a funkcionális programozást. A C# és a Visual Basic emellett explicit nyelvi bővítményeket is tartalmaz a funkcionális programozás támogatására, beleértve a lambda-kifejezéseket és a típuskövetkezményeket. A LINQ technológia a deklaratív, funkcionális programozás egyik formája.
Funkcionális programozás XSLT használatával
Sok XSLT-fejlesztő ismeri a tiszta funkcionális megközelítést. Az XSLT-stíluslapok fejlesztésének leghatékonyabb módja, ha az egyes sablonokat izolált, összeállítható átalakításként kezeli. A végrehajtás sorrendje teljesen ki van emelve. Az XSLT nem engedélyezi a mellékhatásokat (azzal a kivétellel, hogy az eljárási kód végrehajtására szolgáló menekülési mechanizmusok olyan mellékhatásokat okozhatnak, amelyek funkcionális szennyeződést eredményeznek). Bár az XSLT hatékony eszköz, egyes jellemzői nem optimálisak. Az XML-beli programozási szerkezetek kifejezése például viszonylag részletessé teszi a kódot, ezért nehezen tartható fenn. Emellett a folyamatvezérlés rekurziójára való erős támaszkodás olyan kódot eredményezhet, amely nehezen olvasható. További információ az XSLT-ről: XSLT-átalakítások.
Az XSLT azonban bebizonyította, hogy az XML-nek az egyik alakzatból a másikba való átalakításához tiszta funkcionális megközelítést kell használnia. A LINQ-val és XML-sel való tiszta funkcionális programozás sok szempontból hasonló az XSLT-hez. A LINQ által bevezetett programozási szerkezetek azonban lehetővé teszik az XML, C# és Visual Basic számára, hogy az XSLT-nél olvashatóbb és karbantarthatóbb, tiszta funkcionális átalakításokat írjon.
A tiszta függvények előnyei
A funkcionális átalakítások tiszta függvényként való implementálásának elsődleges oka az, hogy a tiszta függvények összeállíthatók, azaz önállóak és állapot nélküliek. Ezek a jellemzők számos előnnyel járnak, beleértve a következőket:
- Nagyobb olvashatóság és karbantarthatóság. Ennek az az oka, hogy minden függvény úgy van kialakítva, hogy egy adott feladatot hajtson végre az argumentumai alapján. A függvény nem támaszkodik külső állapotra.
- Egyszerűbb reiteratív fejlesztés. Mivel a kód könnyebben újrabontásra kerül, a tervezési módosítások gyakran könnyebben implementálhatóak. Tegyük fel például, hogy bonyolult átalakítást ír, majd rájön, hogy néhány kód többször ismétlődik az átalakítás során. Ha újrafaktor egy tiszta módszer, akkor hívja meg a tiszta módszer akarat nélkül aggódni mellékhatások.
- Egyszerűbb tesztelés és hibakeresés. Mivel a tiszta függvényeket könnyebben lehet külön tesztelni, írhat olyan tesztkódot, amely a tiszta függvényt tipikus értékekkel, érvényes peremesetekkel és érvénytelen peremesetekkel hívja meg.
Váltás OOP-fejlesztőknek
A hagyományos objektumorientált programozásban (OOP) a legtöbb fejlesztő hozzászokik az imperatív/eljárási stílusban történő programozáshoz. Ahhoz, hogy tiszta funkcionális stílusban válthassanak a fejlesztésre, át kell térniük a gondolkodásukra és a fejlődéshez való hozzáállásukra.
A problémák megoldásához az OOP-fejlesztők osztályhierarchiákat terveznek, a megfelelő beágyazásra összpontosítanak, és osztályszerződésekben gondolkodnak. Az objektumtípusok viselkedése és állapota rendkívül fontos, és a nyelvi funkciók, például az osztályok, a felületek, az öröklés és a polimorfizmus, a probléma megoldására szolgálnak.
Ezzel szemben a funkcionális programozási módszerek a számítási problémákat az adatgyűjtések tiszta funkcionális átalakításának kiértékelésének gyakorlataként közelítik meg. A funkcionális programozás elkerüli az állapot- és a mutable-adatokat, és inkább a függvények alkalmazását hangsúlyozza.
Szerencsére a C# és a Visual Basic nem igényel teljes ugrást a funkcionális programozáshoz, mert mind az imperatív, mind a funkcionális programozási megközelítéseket támogatják. A fejlesztő kiválaszthatja, hogy melyik megközelítés a legmegfelelőbb egy adott forgatókönyvhöz. Valójában a programok gyakran kombinálják mindkét megközelítést.