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編程范式

托馬斯.庫爾提出“科學(xué)的革命”的范式論后，Robert Floyd在1979年圖靈獎的頒獎演說中使用了編程范式一詞。編程范式一般包括三個方面，以O(shè)OP為例：

　　1，學(xué)科的邏輯體系——規(guī)則范式：如 類/對象、繼承、動態(tài)綁定、方法改寫、對象替換等等機制。

　　2，心理認知因素——心理范式：按照面向?qū)ο缶幊讨窤lan Kay的觀點，“計算就是模擬”。OO范式極其重視隱喻(metaphor)的價值，通過擬人化，按照自然的方式模擬自然。

　　3，自然觀/世界觀——觀念范式：強調(diào)程序的組織技術(shù)，視程序為松散耦合的對象/類的組合，以繼承機制將類組織成一個層次結(jié)構(gòu)，把程序運行視為相互服務(wù)的對象之間的對話。

簡單來說，編程范式是程序員看待程序應(yīng)該具有的觀點，代表了程序設(shè)計者認為程序應(yīng)該如何被構(gòu)建和執(zhí)行的看法。

常見的編程范式有：命令式、過程式、說明式、面向?qū)ο蟆⒑瘮?shù)式、泛型編程等。

Imperative—命令式||過程式

　　馮諾依曼 機器語言、匯編語言 BASIC COBOL C Ada FORTRAN?Fortran ，

腳本式 Perl Python PHP，把用其他語言開發(fā)的獨立程序作為部件“粘到一起”

面向?qū)ο?/strong> Smalltalk C++ Java，將計算建立在獨立的對象的相互作用至上。每個對象有其自身的內(nèi)部狀態(tài)，以及管理自身狀態(tài)的可執(zhí)行子程序

Declarative—說明式||聲明式

函數(shù)式? Lisp ML Haskell?，程序被看作是一種從輸入到輸出的函數(shù)

數(shù)據(jù)流? ld Val，語言將計算看成在一些基本的功能結(jié)點之間流動的信息流。結(jié)點由輸入單詞的到達觸發(fā)，能夠并發(fā)操作

邏輯式? Prolog，設(shè)法根據(jù)一集邏輯規(guī)則找出滿足某些特定關(guān)系的值

基于模板的 XSLT xml html，

需要提醒的是：編程范式是編程語言的一種分類方式，它并不針對某種編程語言。就編程語言而言，一種語言可以適用多種編程范式。

一些編程語言是專門為某種特定范式設(shè)計的，例如C語言是過程式編程語言；Smalltalk和Java是較純粹的面向?qū)ο缶幊陶Z言；Haskell是純粹的函數(shù)式編程語言。另外一些編程語言和編程范式的關(guān)系并不一一對應(yīng)，如Python，Scala，Groovy都支持面向?qū)ο蠛鸵欢ǔ潭壬系暮瘮?shù)式編程。C++是多范式編程語言成功的典范。C++支持和C語言一樣的過程式編程范式，同時也支持面向?qū)ο缶幊谭妒?#xff0c;STL（Standard Template Library）使C++具有了泛型編程能力。支持多種范式可能是C++直到現(xiàn)在仍然具有強大的生命力的原因之一。

Swift是一門典型的多范式編程語言，即支持面向?qū)ο缶幊谭妒?#xff0c;也支持函數(shù)式編程范式，同時還支持泛型編程。Swift支持多種編程范式是由其創(chuàng)造目標決定的。Swift創(chuàng)造的初衷就是提供一門實用的工業(yè)語言。不同于Haskell這類出自大學(xué)和研究機構(gòu)的學(xué)術(shù)性質(zhì)的編程語言。蘋果推出Swift時就帶著著明確的商業(yè)目的：Mac OS和iOS系統(tǒng)的主要編程語言O(shè)bjective-C已顯老態(tài)，Swift將使得蘋果系統(tǒng)的開發(fā)者擁有一門更現(xiàn)代的編程語言，從而促進蘋果整個生態(tài)圈的良性發(fā)展。

命令式編程：

命令式編程的主要思想是關(guān)注計算機執(zhí)行的步驟，即一步一步告訴計算機先做什么再做什么。

從本質(zhì)上講，它是“馮.諾依曼機”運行機制的抽象，它的編程思想方式源于計算機指令的順序排列。

（也就是說：過程化語言模擬的是計算機機器的系統(tǒng)構(gòu)造，而并不是基于語言的使用者的個人能力和傾向。這一點我們應(yīng)該都很清楚，比如我們最早曾經(jīng)使用過的單片機的匯編語言。）

不管你用的是 C, C++ 還是 C#, Java, Javascript, BASIC, Python, Ruby 等等，你都可以以這個方式寫。

程序流程圖是命令式語言進行程序編寫的有效輔助手段。

命令式語言特別適合解決線性（或者說按部就班）的算法問題。它強調(diào)“自上而下（自頂向下）”“精益求精”的設(shè)計方式。這種方式非常類似我們的工作和生活方式，因為我們的日常活動都是按部就班的順序進行的。?

命令式語言趨向于開發(fā)運行較快且對系統(tǒng)資源利用率較高的程序。命令式語言非常的靈活并強大，同時有許多經(jīng)典應(yīng)用范例，這使得程序員可以用它來解決多種問題。?

命令式語言的不足之處就是它不適合某些種類問題的解決，例如那些非結(jié)構(gòu)化的具有復(fù)雜算法的問題。問題出現(xiàn)在，命令式語言必須對一個算法加以詳盡的說明，并且其中還要包括執(zhí)行這些指令或語句的順序。實際上，給那些非結(jié)構(gòu)化的具有復(fù)雜算法的問題給出詳盡的算法是極其困難的。?

廣泛引起爭議和討論的地方是：無條件分支，或goto語句，它是大多數(shù)過程式編程語言的組成部分，反對者聲稱：goto語句可能被無限地濫用；它給程序設(shè)計提供了制造混 亂的機會。目前達成的共識是將它保留在大多數(shù)語言中，對于它所具有的危險性，應(yīng)該通過程序設(shè)計的規(guī)定將其最小化。?

命令式對實際事物處理一般可以拆分為以下兩種模式：

• 流程驅(qū)動：類似 一般就是主動輪詢 在干活中還要分心 主動去找活干? 這樣有空余的時間也完全浪費掉了 采用警覺式者主動去輪詢 （ polling），行為取決于自身的觀察判斷，是流程驅(qū)動的，符合常規(guī)的流程驅(qū)動式編程 （ Flow-Driven Programming）的模式。
• 事件驅(qū)動：類似? 比如公司有一個oa系統(tǒng) 你干完活的時候只需要看下oa系統(tǒng)有沒分配給你活 沒有可以干自己的事? 不用擔(dān)心還有其他事沒干完 采用托付式者被動等通知 （notification），行為取決于外來的突發(fā)事件，是事件驅(qū)動 的，符合事件驅(qū)動式編程 （ Event-Driven　Programming，簡稱 EDP）的模式。

事件驅(qū)動編程

其實，基于事件驅(qū)動的程序設(shè)計在圖形用戶界面（GUI）出現(xiàn)很久前就已經(jīng)被應(yīng)用于程序設(shè)計中，可是只有當(dāng)圖形用戶界面廣泛流行時，它才逐漸形演變?yōu)橐环N廣泛使用的程序設(shè)計模式。?

在過程式的程序設(shè)計中，代碼本身就給出了程序執(zhí)行的順序，盡管執(zhí)行順序可能會受到程序輸入數(shù)據(jù)的影響。

在事件驅(qū)動的程序設(shè)計中，程序中的許多部分可能在完全不可預(yù)料的時刻被執(zhí)行。往往這些程序的執(zhí)行是由用戶與正在執(zhí)行的程序的互動激發(fā)所致。?

• 事件：就是通知某個特定的事情已經(jīng)發(fā)生（事件發(fā)生具有隨機性）。?
• 事件與輪詢：輪詢的行為是不斷地觀察和判斷，是一種無休止的行為方式。而事件是靜靜地等待事情的發(fā)生。事實上，在Windows出現(xiàn)之前，采用鼠標輸入字符模式的PC應(yīng)用程序必須進行串行輪詢，并以這種方式來查詢和響應(yīng)不同的用戶操做。?
• 事件處理器：是對事件做出響應(yīng)時所執(zhí)行的一段程序代碼。事件處理器使得程序能夠?qū)τ谟脩舻男袨樽龀龇从场?

事件驅(qū)動常常用于用戶與程序的交互，通過圖形用戶接口（鼠標、鍵盤、觸摸板）進行交互式的互動。當(dāng)然，也可以用于異常的處理和響應(yīng)用戶自定義的事件等等。

事件的異常處理比用戶交互更復(fù)雜。?

事件驅(qū)動不僅僅局限在GUI編程應(yīng)用。但是實現(xiàn)事件驅(qū)動我們還需要考慮更多的實際問題，如：事件定義、事件觸發(fā)、事件轉(zhuǎn)化、事件合并、事件排隊、事件分派、事件處理、事件連帶等等。

其實，到目前為止，我們還沒有找到有關(guān)純事件驅(qū)動編程的語言和類似的開發(fā)環(huán)境。所有關(guān)于事件驅(qū)動的資料都是基于GUI事件的。?

屬于事件驅(qū)動的編程語言有：VB、C#、Java（Java Swing的GUI）等。它們所涉及的事件絕大多數(shù)都是GUI事件。?

此種程化范式要求程序員用按部就班的算法看待每個問題。很顯然，并不是每個問題都適合這種過程化的思維方式。這也就導(dǎo)致了其它程序設(shè)計范式出現(xiàn)，包括我們現(xiàn)在介紹的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計范式。?

從編程的發(fā)展史來談面向?qū)ο蟮某霈F(xiàn)。當(dāng)軟件還非常簡單的時候，我們只需要面向過程編程：

定義函數(shù)

函數(shù)一 函數(shù)二 函數(shù)三 函數(shù)四

定義數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)一 數(shù)據(jù)二 數(shù)據(jù)三 數(shù)據(jù)四

最后各種函數(shù)，數(shù)據(jù)的操作。

當(dāng)軟件發(fā)展起來后，我們的軟件變得越來越大，代碼量越來越多，復(fù)雜度遠超Hello World的時候，我們的編寫就有麻煩了：函數(shù)和數(shù)據(jù)會定義得非常多，面臨兩個問題。首先是命名沖突，英文單詞也就那么幾個，可能寫著寫著取名時就沒合適的短詞用了，為了避免沖突，只能把函數(shù)名取得越來越長。然后是代碼重復(fù)，我們可以用函數(shù)里面調(diào)用函數(shù)的方法，但是函數(shù)調(diào)函數(shù)（比如一個功能多個方法（函數(shù)），幾個功能混用方法）不便于維護。

面向?qū)ο蟪绦?/h2>

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（Object-oriented programming OOP）是種通過類、方法、對象和消息傳遞，來支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計范式。對象則指的是類的實例。它將對象作為程序的基本單元，將程序和數(shù)據(jù)封裝其中，以提高軟件的重用性、靈活性和擴展性，對象里的程序可以訪問及經(jīng)常修改對象相關(guān)連的數(shù)據(jù)。在面向?qū)ο蟪绦蚓幊汤?#xff0c;程序會被設(shè)計成彼此相關(guān)的對象。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計可以看作一種在程序中包含各種獨立而又互相調(diào)用的對象的思想，這與傳統(tǒng)的思想剛好相反：傳統(tǒng)的程序設(shè)計主張將程序看作一系列函數(shù)的集合，或者直接就是一系列對計算機下達的指令。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的每一個對象都應(yīng)該能夠接受數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳達給其它對象，因此它們都可以被看作一個小型的“機器”，即對象。即把事情交給最適合的對象去做。

面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程的區(qū)別最直觀的比喻就如：搖（狗尾巴）和?狗.搖尾巴（）的區(qū)別。

面向?qū)ο缶幊痰娜齻€基本概念：

• 封裝，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計隱藏了某一方法的具體執(zhí)行步驟，取而代之的是通過消息傳遞機制傳送消息給它。經(jīng)過深入的思考，做出良好的抽象，給出“完整且最小”的接口，并使得內(nèi)部細節(jié)可以對外隱藏
• 繼承，在某種情況下，一個類會有“子類”。子類比原本的類（稱為父類）要更加具體化；
• 多態(tài)，指由繼承而產(chǎn)生的相關(guān)的不同的類，其對象對同一消息會做出不同的響應(yīng)；

使用面向?qū)ο缶幊陶Z言，易于構(gòu)建軟件模型。因為，對象很類似乎很容易和現(xiàn)實世界上的所有事物和概念。

面向?qū)ο笸ㄟ^接口

• 類，類是相似對象的集合。物以類聚——就是說明。每個對象都是其類中的一個實體。類中的對象可以接受相同的消息。換句話說：類包含和描述了“具有共同特性（數(shù)據(jù)元素）和共同行為（功能）”的一組對象。
• 接口，每個對象都有接口。接口不是類，而是對符合接口需求的類所作的一套規(guī)范。接口說明類應(yīng)該做什么但不指定如何作的方法。一個類可以有一個或多個接口。?
• 方法，方法決定了某個對象究竟能夠接受什么樣的消息。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計有時也會簡單地歸納為“將消息發(fā)送給對象”。?

面向?qū)ο蠹夹g(shù)一方面借鑒了哲學(xué)、心理學(xué)、生物學(xué)的思考方式，另一方面，它是建立在其他編程技術(shù)之上的，是以前的編程思想的自然產(chǎn)物。

如果說結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計是將函數(shù)式編程技術(shù)應(yīng)用到命令式語言中進行程序設(shè)計，面向?qū)ο缶幊滩贿^是將函數(shù)式模型應(yīng)用到命令式程序中的另一途徑，此時，模塊進步為對象，過程龜縮到class的成員方法中。OOP的很多技術(shù)——抽象數(shù)據(jù)類型、信息隱藏、接口與實現(xiàn)分離、對象生成功能、消息傳遞機制等等，很多東西就是結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計所擁有的、或者在其他編程語言中單獨出現(xiàn)。但只有在面向?qū)ο笳Z言中，他們才共同出現(xiàn)，以一種獨特的合作方式互相協(xié)作、互相補充。

從上面可以看到，如果按照面向過程的方法去設(shè)計汽車，汽車廠商需要采購一大堆零件，然后研究如何調(diào)試、調(diào)用這一大堆零件以完成一個功能。但是如果采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄈピO(shè)計汽車，那么汽車廠商可以采用外包的方式交給專業(yè)的制動系統(tǒng)廠商來設(shè)計，只需要約定需要開放哪些public方法，輸入什么輸出什么就可以了。

在知乎kevin zou總結(jié)的三種面向?qū)ο蠓绞?#xff1a;

靜態(tài)函數(shù)包對象

將功能有聯(lián)系的一批函數(shù)放在一起封裝成一個類。這種類可以完全沒有內(nèi)部數(shù)據(jù)，也可以有數(shù)據(jù)。當(dāng)有數(shù)據(jù)時，這些數(shù)據(jù)充當(dāng)?shù)钠鋵嵕褪桥渲?#xff08;配置對于一個設(shè)計優(yōu)秀的對象，是透明的，對象本身內(nèi)部的函數(shù)根本不知道有配置這個東西，它只知道它需要的每一個數(shù)據(jù)在它new之后就已經(jīng)存在this里了，隨取隨用。配置的給予或獲取方式，是構(gòu)建對象(new)時才需要去考慮的）這種對象的特點是，它的每一個函數(shù)(或方法)對這些數(shù)據(jù)都是只讀的，所以不管方法有無被調(diào)用，被誰調(diào)用，被調(diào)用多少次，它也不會改變它的狀態(tài)。

領(lǐng)域模型對象

這個概念是相對于傳統(tǒng)的面向數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)分析和設(shè)計而言的。數(shù)據(jù)庫雖然只用了外鍵就描述了復(fù)雜的大千世界，但軟件開發(fā)的難點在于適應(yīng)變化，并且能夠安全地修改。關(guān)系模型看似簡單，但它卻像一張蜘蛛網(wǎng)一樣將所有table和欄位包在一塊，牽一發(fā)而動全身，讓你在修改時如履薄冰，一不小心就會顧此失彼，bug此起彼伏。而OO的封裝特性則剛好可以用來解決這個問題。將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整理成一個個獨立的對象，讓它們的數(shù)據(jù)只能被自己訪問。留給外界的基本上只是一些接口（方法），數(shù)據(jù)除非萬不得已，一個都不會公開。外界只能向它發(fā)送消息，它自己則通過修改自身數(shù)據(jù)來響應(yīng)這種消息。這種對象與第一種對象剛好相反，它一定有數(shù)據(jù)，而且它的每一個函數(shù)存在的目的就是修改自己的數(shù)據(jù)。且每一次修改都是粗粒度的，每一次修改后，對象也還是處在valid狀態(tài)。推薦閱讀《領(lǐng)域模型淺析》，《領(lǐng)域模型，你真的理解的了嗎？》

順便拓展下：領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計(Domain-Driven Design)-貧血模型-領(lǐng)域模型-充血模型

臨時對象

其它用來解決過程式開發(fā)時，超多的變量，超復(fù)雜的流程而整理出來的小對象，。這些對象一起協(xié)作，最后完成一個傳統(tǒng)成千上萬行的過程式代碼才能完成的功能。例如現(xiàn)在要連接sql server執(zhí)行查詢語句并取得結(jié)果返回。不使用任何類庫和工具，所有步驟都自己進行，例如解析協(xié)議，socket網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)據(jù)包收發(fā)等。這時候從頭到尾用一個個函數(shù)來完成，絕對沒有先劃分出一個個職責(zé)分明的對象，讓各對象協(xié)作完成這件事情來得更簡單。

但編程實踐表明，并不是任何東西成為對象都是一件好事情。舉一個Java中的蹩足的例子：Java中只有對象才能作為參數(shù)傳入函數(shù)（當(dāng)然還有原始類型primitive type）。所以為了將函數(shù)傳遞給另外一個函數(shù)，你需要將函數(shù)包裹在一個對象中，通常會用一個匿名類，因為這個類不會有其他作用，只是為了讓Java的一切皆為對象的設(shè)計高興。

Java擁有純粹的面向?qū)ο蟾拍睢Ｋ鼜脑O(shè)計之初，就希望以一切皆為對象的純對象模型來為世界建模。但發(fā)展到現(xiàn)在，Java中加入了越來越多非對象的東西。引入了閉包，從而獲得了函數(shù)式編程中的一級函數(shù)；引入泛型，從而獲得了參數(shù)化的類型。這可能暗示了，這個世界是如此得豐富多彩，使用單一模式為世界建模并不會成功。

聲明式編程：

聲明式編程是以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式來表達程序執(zhí)行的邏輯。它的主要思想是告訴計算機應(yīng)該做什么，但不指定具體要怎么做。

SQL 語句就是最明顯的一種聲明式編程的例子，例如：

SELECT * FROM collection WHERE num > 5

除了 SQL，網(wǎng)頁編程中用到的 HTML 和 CSS 也都屬于聲明式編程。

通過觀察聲明式編程的代碼我們可以發(fā)現(xiàn)它有一個特點是它不需要創(chuàng)建變量用來存儲數(shù)據(jù)。

另一個特點是它不包含循環(huán)控制的代碼如 for， while。

函數(shù)式編程和聲明式編程是有所關(guān)聯(lián)的，因為他們思想是一致的：即只關(guān)注做什么而不是怎么做。但函數(shù)式編程不僅僅局限于聲明式編程。

函數(shù)式編程

函數(shù)式編程（functional programming）或稱函數(shù)程序設(shè)計、泛函編程，是一種編程范式，它將計算機運算視為函數(shù)運算，并且避免使用程序狀態(tài)以及易變對象。其中，λ演算（lambda calculus）為該語言最重要的基礎(chǔ)。而且，λ演算的函數(shù)可以接受函數(shù)當(dāng)作輸入（引數(shù)）和輸出（傳出值）。

函數(shù)式編程關(guān)心類型（代數(shù)結(jié)構(gòu)）之間的關(guān)系，命令式編程關(guān)心解決問題的步驟。函數(shù)式編程中的lambda可以看成是兩個類型之間的關(guān)系，一個輸入類型和一個輸出類型。lambda演算就是給lambda表達式一個輸入類型的值，則可以得到一個輸出類型的值，這是一個計算，計算過程滿足? -等價和? -規(guī)約。函數(shù)式編程的思維就是如何將這個關(guān)系組合起來，用數(shù)學(xué)的構(gòu)造主義將其構(gòu)造出你設(shè)計的程序

比起命令式編程，函數(shù)式編程更加強調(diào)程序執(zhí)行的結(jié)果而非執(zhí)行的過程，倡導(dǎo)利用若干簡單的執(zhí)行單元讓計算結(jié)果不斷漸進，逐層推導(dǎo)復(fù)雜的運算，而不是設(shè)計一個復(fù)雜的執(zhí)行過程。

命令式編程是面向計算機硬件的抽象，有變量（對應(yīng)著存儲單元），賦值語句（獲取，存儲指令），表達式（內(nèi)存引用和算術(shù)運算）和控制語句（跳轉(zhuǎn)指令），一句話，命令式程序就是一個馮諾依曼機的指令序列。

而函數(shù)式編程是面向數(shù)學(xué)的抽象，將計算描述為一種表達式求值，一句話，函數(shù)式程序就是一個表達式。

函數(shù)式編程最重要的特點是“函數(shù)第一位”，即函數(shù)可以出現(xiàn)在任何地方，比如你可以把函數(shù)作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)，不僅如此你還可以將函數(shù)作為返回值。

函數(shù)式編程的本質(zhì)

函數(shù)式編程中的函數(shù)這個術(shù)語不是指計算機中的函數(shù)（實際上是Subroutine），而是指數(shù)學(xué)中的函數(shù)，即自變量的映射。也就是說一個函數(shù)的值僅決定于函數(shù)參數(shù)的值，不依賴其他狀態(tài)。比如sqrt(x)函數(shù)計算x的平方根，只要x不變，不論什么時候調(diào)用，調(diào)用幾次，值都是不變的。

在函數(shù)式語言中，函數(shù)作為一等公民，可以在任何地方定義，在函數(shù)內(nèi)或函數(shù)外，可以作為函數(shù)的參數(shù)和返回值，可以對函數(shù)進行組合。

純函數(shù)式編程語言中的變量也不是命令式編程語言中的變量，即存儲狀態(tài)的單元，而是代數(shù)中的變量，即一個值的名稱。變量的值是不可變的（immutable），也就是說不允許像命令式編程語言中那樣多次給一個變量賦值。比如說在命令式編程語言我們寫“x = x + 1”，這依賴可變狀態(tài)的事實，拿給程序員看說是對的，但拿給數(shù)學(xué)家看，卻被認為這個等式為假。

函數(shù)式語言的如條件語句，循環(huán)語句也不是命令式編程語言中的控制語句，而是函數(shù)的語法糖，比如在Scala語言中，if else不是語句而是三元運算符，是有返回值的。

嚴格意義上的函數(shù)式編程意味著不使用可變的變量，賦值，循環(huán)和其他命令式控制結(jié)構(gòu)進行編程。

從理論上說，函數(shù)式語言也不是通過馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu)的機器上運行的，而是通過λ演算來運行的，就是通過變量替換的方式進行，變量替換為其值或表達式，函數(shù)也替換為其表達式，并根據(jù)運算符進行計算。λ演算是圖靈完全（Turing completeness）的，但是大多數(shù)情況，函數(shù)式程序還是被編譯成（馮諾依曼機的）機器語言的指令執(zhí)行的。

函數(shù)式編程的特性

• 函數(shù)是"一等公民"：函數(shù)優(yōu)先，和其他數(shù)據(jù)類型一樣。
• 只用"表達式"，不用"語句"：通過表達式（expression）計算過程得到一個返回值，而不是通過一個語句（statement）修改某一個狀態(tài)。
• 無副作用：不污染變量，同一個輸入永遠得到同一個數(shù)據(jù)。
• 不可變性：前面一提到，不修改變量，返回一個新的值。

由于變量值是不可變的，對于值的操作并不是修改原來的值，而是修改新產(chǎn)生的值，原來的值保持不便。

通常來說，算法都有遞推（iterative）和遞歸（recursive）兩種定義。

由于變量不可變，純函數(shù)編程語言無法實現(xiàn)循環(huán)，這是因為For循環(huán)使用可變的狀態(tài)作為計數(shù)器，而While循環(huán)或DoWhile循環(huán)需要可變的狀態(tài)作為跳出循環(huán)的條件。因此在函數(shù)式語言里就只能使用遞歸來解決迭代問題，這使得函數(shù)式編程嚴重依賴遞歸。

函數(shù)式語言當(dāng)然還少不了以下特性：

• 高階函數(shù)（Higher-order function）：就是參數(shù)為函數(shù)或返回值為函數(shù)的函數(shù)。有了高階函數(shù)，就可以將復(fù)用的粒度降低到函數(shù)級別，相對于面向?qū)ο笳Z言，復(fù)用的粒度更低。
• 偏應(yīng)用函數(shù)（Partially Applied Functions）：一個函數(shù)接收一個有多個參數(shù)的函數(shù)，返回一個需要較少參數(shù)的函數(shù)。偏函數(shù)將一到多個參數(shù)在內(nèi)部固定，然后返回新函數(shù)，返回的函數(shù)接收剩余的參數(shù)完成函數(shù)的應(yīng)用。
• 柯里化（Currying）：輸入一個有多個參數(shù)的函數(shù)， 返回一個只接收單個參數(shù)的函數(shù)。
• 閉包（Closure）：閉包就是有權(quán)訪問另一個函數(shù)作用域中變量的函數(shù).閉包的三個特性：1.閉包是定義在函數(shù)中的函數(shù) 。2.閉包能訪問包含函數(shù)的變量。3.即使包含函數(shù)執(zhí)行完了, 被閉包引用的變量也得不到釋放。具體參看《閑話閉包》

函數(shù)式編程的好處?

由于命令式編程語言也可以通過類似函數(shù)指針的方式來實現(xiàn)高階函數(shù)，函數(shù)式的最主要的好處主要是不可變性帶來的。沒有可變的狀態(tài)，函數(shù)就是引用透明（Referential transparency）的和沒有副作用（No Side Effect）。

函數(shù)即不依賴外部的狀態(tài)也不修改外部的狀態(tài)，函數(shù)調(diào)用的結(jié)果不依賴調(diào)用的時間和位置，這樣寫的代碼容易進行推理，不容易出錯。這使得單元測試和調(diào)試都更容易。

由于（多個線程之間）不共享狀態(tài)，不會造成資源爭用(Race condition)，也就不需要用鎖來保護可變狀態(tài)，也就不會出現(xiàn)死鎖，這樣可以更好地并發(fā)起來，尤其是在對稱多處理器（SMP）架構(gòu)下能夠更好地利用多個處理器（核）提供的并行處理能力。

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函數(shù)式編程語言還提供惰性求值-Lazy evaluation，也稱作call-by-need，是在將表達式賦值給變量（或稱作綁定）時并不計算表達式的值，而在變量第一次被使用時才進行計算。這樣就可以通過避免不必要的求值提升性能。

函數(shù)式編程語言一般還提供強大的模式匹配（Pattern Match）功能。在函數(shù)式編程語言中可以定義代數(shù)數(shù)據(jù)類型（Algebraic data type），通過組合已有的數(shù)據(jù)類型形成新的數(shù)據(jù)類型，如在Scala中提供case class，代數(shù)數(shù)據(jù)類型的值可以通過模式匹配進行分析。

函數(shù)式編程天生親和單元測(特別是黑盒測試)，因為FP關(guān)注就是輸入與輸出。反觀Java或者C++，僅僅檢查函數(shù)的返回值是不夠的：代碼可能修改外部狀態(tài)值，因此我們還需要驗證這些外部的狀態(tài)值的正確性。在FP語言中呢，就完全不需要。

調(diào)試查錯方面，因為FP程序中的錯誤不依賴于之前運行過的不相關(guān)的代碼。而在一個指令式程序中，一個bug可能有時能重現(xiàn)而有些時候又不能。因為這些函數(shù)的運行依賴于某些外部狀態(tài)， 而這些外部狀態(tài)又需要由某些與這個bug完全不相關(guān)的代碼通過某個特別的執(zhí)行流程才能修改。在FP中這種情況完全不存在：如果一個函數(shù)的返回值出錯了，它一直都會出錯，無論你之前運行了什么代碼。而整個程序就是函數(shù)接龍。

推薦閱讀《傻瓜函數(shù)式編程

泛型編程

泛型編程是另外一個有趣的話題。泛型為程語言提供了更高層級的抽象，即參數(shù)化類型。換句話說，就是把一個原本特定于某個類型的算法或類當(dāng)中的類型信息抽象出來。這個抽象出來的概念在C++的STL（Standard Template Library）中就是模版（Template）。STL展示了泛型編程的強大之處，一出現(xiàn)就成為了C++的強大武器。除C++之外，C#，Java，Haskell等編程語言都引入了泛型概念。

泛型編程是一個稍微局部一些的概念，它僅僅涉及如何更抽象地處理類型，即參數(shù)化類型。這并不足以支撐起一門語言的核心概念。我們不會聽到一個編程語言是純泛型編程的，而沒有其他編程范式。但正因為泛型并不會改變程序語言的核心，所以在大多數(shù)時候，它可以很好的融入到其他的編程方式中。C++，Scala，Haskell這些風(fēng)格迥異的編程語言都支持泛型。泛型編程提供了更高的抽象層次，這意味著更強的表達能力。這對大部分編程語言來說都是一道美味佐餐美酒。

在Swift中，泛型得到廣泛使用，許多Swift標準庫是通過泛型代碼構(gòu)建出來的。例如Swift的數(shù)組和字典類型都是泛型集。這樣的例子在Swift中隨處可見。

參考文章：

編程范式[ 程序員的編程世界觀 ]

漢諾塔——各種編程范式的解決

編程范式：命令式編程(Imperative)、聲明式編程(Declarative)和函數(shù)式編程(Functional)

神奇的λ演算 https://www.cnblogs.com/dragonpig/archive/2010/01/26/1657052.html

編程語言范式 http://www.cnblogs.com/lisperl/archive/2011/11/20/2256165.html?

λ 演算學(xué)習(xí) https://www.cnblogs.com/kirohuji/p/7080876.html

函數(shù)式編程漫談 https://cloud.tencent.com/developer/article/1190773

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原文鏈接：再談編程范式-程序語言背后的思想 - 模型設(shè)計,領(lǐng)域設(shè)計,軟件設(shè)計, - 周陸軍的個人網(wǎng)站

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的再谈编程范式-程序语言背后的思想的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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