Основы функционального программирования/Вводная лекция: различия между версиями

м
Исправлены ссылки
м (Добавлены ссылки, убраны повторные ссылки)
м (Исправлены ссылки)
Перед началом описания непосредственно [[w:Функциональное программирование|функционального программирования]] следует обратиться к истории [[w:Программирование|программирования]] вообще. В 1940-х годах появились первые цифровые [[w:Компьютер|компьютеры]], которые программировались переключением различного рода тумблеров, проводков и кнопок. Число таких переключений достигало порядка нескольких сотен и росло с усложнением программ. Потому следующим шагом развития программирования стало создание всевозможных [[w:Язык ассемблера|ассемблерных языков]] с простой [[w:Мнемоника|мнемоникой]].
 
Но даже ассемблеры не могли стать тем инструментом, которым смогли бы пользоваться многие люди, поскольку мнемокоды всё ещё оставались слишком сложными, а всякий ассемблер был жёстко связан с архитектурой, на которой исполнялся. Шагом после ассемблера стали так называемые [[w:ПроцедурноеИмперативное программирование|императивные языки]] [[w:Высокоуровневый язык программирования|высокого уровня]]: [[w:БейсикBASIC|Бейсик]], [[w:Паскаль (язык программирования)|Паскаль]], [[w:Си (язык программирования)|Си]], [[w:AdaАда (язык программирования)|AdaАда]] и прочие, включая [[w:Объектно-ориентированное программирование|объектно-ориентированные]]. Императивными («предписывающими») такие языки названы потому, что ориентированы на последовательное исполнение инструкций, работающих с памятью (т. е. [[w:Присваивание (программирование)|присваиваний]]), и итеративные [[w:Цикл (программирование)|циклы]]. Вызовы функций и процедур, даже [[w:Рекурсия|рекурсивные]], не избавляли такие языки от явной императивности.
 
В [[w:Парадигма программирования|парадигме]] функционального программирования краеугольный камень, — это [[w:Функция (программирование)|функция]]. Вспомнив историю [[w:Математика|математики]], можно оценить возраст понятия «функция»: ему уже́ около четырёхсот лет, и математики придумали очень много теоретических и практических аппаратов для оперирования функциями, начиная от обыкновенных операций [[w:Дифференцируемая функция|дифференцирования]] и [[w:Интеграл Римана|интегрирования]], заканчивая заумными [[w:Функциональный анализ|функциональными анализами]], теориями [[w:Нечёткое множество|нечётких множеств]] и функций [[w:Комплексное число|комплексных переменных]].
В результате вышло так, что практически каждая группа, занимающаяся функциональным программированием, использовала собственный язык. Это препятствовало дальнейшему распространению этих языков и порождало многие более мелкие проблемы. Чтобы исправить положение, объединённая группа ведущих исследователей в области функционального программирования решила воссоздать достоинства различных языков в новом универсальном функциональном языке. Первая реализация этого языка, названного [[w:Haskell|Haskell]] в честь Хаскелла Карри, была создана в начале 90-х годов. Ныне действителен стандарт Haskell-98.
 
Большинство функциональных языков программирования реализуются как [[w:Интерпретация (информатика)|интерпретируемые]], следуя традициям Лиспа (примечание: большая часть современных реализаций Лиспа содержат компиляторы в [[w:Машинный код|машинный код]]). Таковые удобны для быстрой отладки программ, исключая длительную фазу компиляции, укорачивая обычный [[w:Разработка программного обеспечения|цикл разработки]]. С другой стороны, интерпретаторы в сравнении с компиляторами обычно проигрывают по скорости выполнения. Поэтому помимо интерпретаторов существуют и компиляторы, генерирующие неплохой машинный код (например, [[w:OCaml|Objective Caml]]) или код на [[w:Си (язык программирования)|Си]]/[[w:C++|Си++]] (например, [[w:Glasgow Haskell Compiler|Glasgow Haskell Compiler]]). Что показательно, практически каждый компилятор с функционального языка реализован на этом же са́мом языке. Это же характерно и для современных реализаций Лиспа, кроме того среда разработки Лиспа позволяет выполнять компиляцию отдельных частей программы без остановки программы (вплоть до добавления методов и изменения определений [[w:Класс (программирование)|классов]]).
 
В этом курсе для описания примеров функционального программирования будет использован либо некий абстрактный функциональный язык, приближенный к математической нотации, либо Haskell, бесплатные компиляторы которого можно скачать с сайта [http://www.haskell.org/ haskell.org].
Ещё одно проявление полиморфизма — [[w:Перегрузка функции|перегрузка функций]], позволяющая давать разным, но подобным функциям одинаковые имена. Типичный пример перегруженной операции — обычная [[w:Сложение (математика)|операция сложения]]. Функции сложения для целых чисел и чисел с плавающей точкой различны, но для удобства они носят одно имя. Некоторые функциональные языки помимо параметрического полиморфизма поддерживают и перегрузку операций.
 
В языке Си++ имеется такое понятие, как шаблон, которое позволяет программисту определять полиморфные функции, подобные <tt>quickSort</tt>. В стандартную библиотеку Си++ — [[w:Standard Template Library|STL]] — входит такая функция и множество других полиморфных функций. Но шаблоны Си++, как и родовые функции [[w:Ада (язык программирования)|Ады]], на самом деле порождают множество перегруженных функций, которые, кстати, нужно каждый раз компилировать, что неблагоприятно сказывается на времени компиляции и размере [[w:Машинный код|кода]]. А в функциональных языках полиморфная функция <tt>quickSort</tt> — это одна единственная функция.
 
В некоторых языках, например в Аде, строгая типизация вынуждает программиста явно описывать тип всех значений и функций. Для избежания этого, в строго типизированные функциональные языки встроен механизм, позволяющий компилятору определять типы констант, выражений и функций из контекста, — механизм [[w:Приведение типа|вывода типов]]. Известно несколько таких механизмов, однако большинство из них суть разновидности модели типизации [[w:Хиндли, Роджер|Хиндли]] — [[w:Милнер, Робин|Милнера]], разработанной в начале 1980-х. Поэтому в большинстве случаев можно не указывать типы функций.