V současném nastavení práce na dálku zaměstnavatelé zvýšili své nároky na najímání programátorů. Hledají lidi, kteří mají schopnost používat více funkčních paradigmat k řešení obchodních problémů. Funkcionální programování si získalo oblibu díky své přizpůsobivosti a efektivitě při řešení reálných problémů. Tento článek se bude zabývat základními pojmy a výhodami funkcionálního programování.
O co se jedná
Funkcionální programování je deklarativní styl programování, v němž se k řešení složitých problémů postupně používají čisté funkce. Funkce přijímají vstupní hodnotu a vytvářejí výstupní hodnotu, aniž by byly ovlivněny programem. Funkcionální programování se zaměřuje především na to, co řešit, a místo příkazů používá výrazy. Vyniká především u matematických funkcí, kde hodnoty nemají žádnou souvislost, a nevyužívá pojmy jako sdílený stav a proměnlivá data používané v objektově orientovaném programování.
Koncepty funkcionálního programování
Funkcionální programování je postaveno na různých základních konceptech, mezi které se řadí:
Funkce první třídy
Tyto funkce jsou ve funkcionálním programování považovány za proměnné datového typu a lze je používat jako jakékoli jiné proměnné. Tyto proměnné první třídy lze předávat funkcím jako parametry nebo je ukládat do datových struktur.
Rekurze
Na rozdíl od objektově orientovaného programování nepoužívá funkcionální programování smyčky „while“ nebo „for“ ani příkazy „if-else“. Funkcionální programy se vyhýbají konstrukcím, které při každém provedení vytvářejí jiné výstupy. Místo toho se rekurzivní funkce opakovaně volají, dokud nedosáhnou požadovaného stavu nebo řešení známého jako základní případ.
Nezměnitelnost
Ve funkcionálním programování nemůžeme proměnnou po jejím vytvoření měnit. Důvodem je to, že bychom chtěli zachovat stav programu po celou dobu jeho běhu. Nejlepším postupem je naprogramovat každou funkci tak, aby dávala stejný výsledek bez ohledu na stav programu – tj. vytvoříme proměnnou a přiřadíme jí hodnotu, která zůstane konstantní a nemůže se nikdy změnit.
Čisté funkce
Čisté funkce dobře pracují s neměnnými hodnotami, protože popisují, jak vstupy souvisejí s výstupy v deklarativních programech. Protože jsou čisté funkce nezávislé, znamená to, že jsou opakovaně použitelné, snadno se organizují a ladí, díky čemuž jsou programy pružné a přizpůsobivé změnám. Další jejich výhodou ukládání výsledků do mezipaměti a jejich opětovné používání. V neposlední řadě tvoří základ funkcionálního programování a mají dvě hlavní vlastnosti:
- pokud je zadaný vstup stejný, vytvářejí stejný výstup
- nemají žádné vedlejší efekty
Funkce vysokého řádu
Tento proces aplikuje funkci na její parametry při každé iteraci a zároveň vrací novou funkci, která přijímá další parametr.
Výhody funkcionálního programování
Snadné ladění
Protože čisté funkce produkují stejný výstup jako zadaný vstup, znamená to, že nejsou vytvářeny žádné změny nebo jiné skryté výstupy. Díky neměnnosti je snazší rychleji kontrolovat chyby v kódu.
Líné vyhodnocování
Využívá se tehdy, kdy výpočty vyhodnocují až v okamžiku potřeby. To dává programům možnost opakovaně používat výsledky vytvořené z předchozích výpočtů.
Podpora paralelního programování
Vytváření paralelních programů je snadné, protože snižují množství změn v programu. Každá funkce se musí vypořádat pouze se vstupní hodnotou a má záruku, že stav programu zůstane konstantní.
Snadné čtení
Protože se s funkcemi zachází jako s hodnotami, jsou neměnné a lze je předávat jako parametry, je snazší pochopit základ kódu a účel.
Efektivní
Snadno je lze opakovaně používat v rámci celého programu. Díky tomu jsou efektivnější, protože není potřeba dalších výpočtů pro zdrojové kódy programů nebo provádění operací za běhu.
Nevýhody funkcionálního programování
Vzhledem ke svým matematickým kořenům má funkcionální programování mnoho terminologií, které mohou být pro laika obtížně vysvětlitelné. Termíny jako „čisté funkce“ mohou snadno odradit lidi, kteří se chtějí o funkcionálním programování dozvědět více.
Ačkoli je rekurze jednou z nejlepších funkcí funkcionálního programování, její použití je velmi nákladné. Psaní rekurzivních funkcí vyžaduje vyšší využití paměti, což může být nákladné.
Jak si nyní dokážete představit, ne všechny programovací jazyky podporují funkcionální programování. Některé jazyky však byly navrženy speciálně pro funkcionální programování, zatímco jiné podporují jak funkcionální, tak objektové programování. Níže je uveden seznam některých z těchto programovacích jazyků:
Haskell
Staticky typovaný programovací jazyk vytvořený speciálně pro funkcionální programování. Rychleji kompiluje kód, je paměťově bezpečný, efektivní a lépe čitelný.
Python
Byl sice navržen tak, aby upřednostňoval především objektově orientované programování, ale podporuje i funkcionální.
Erlang
Není tak populární jako Haskell, avšak je nejvhodnější pro souběžné systémy. Aplikace pro zasílání zpráv, jako je WhatsApp a Discord, využívá Erlang kvůli jeho škálovatelnosti.
JavaScript
Podobně jako Python není JavaScript speciálně navržen pro funkcionální programování. Podporuje však funkce funkcionálního programování, jako jsou lambda výrazy a atributy, díky čemuž je JavaScript nejpoužívanějším jazykem mezi multiparadigmatickými jazyky.
Clojure
Jedná se o jazyk pro funkcionální programování, který poskytuje nástroje pro zamezení proměnlivých stavů. Přestože podporuje jak variabilní, tak neměnné datové typy, je méně přísný než ostatní jazyky.
Scala
Podporuje funkcionální i objektově orientované programování, byla navržena s cílem odstranit nedostatky jazyka Java. Přichází také s vestavěným systémem statických typů podobně jako Haskell.
