Чем отличается императивное программирование от декларативного
Предыстория
Не так давно я была в активном поиске работы и просматривала кучу сайтов с вакансиями/проектами. На некоторых из них «проходные» вопросы можно посмотреть еще до подачи отклика.
Большинство было вполне обычными, типа «сколько лет вы пользуетесь фреймворком Х?», но один мне показался интересным (я даже туда откликнулась, но #меняневзяли).
Это собственно и был вопрос из заголовка. И я решила разобраться. А лучший способ понять — это, как известно, объяснить. Так что добро пожаловать под кат.
В чем же отличия?
Для того, чтобы описать отличия, нужно сначала понять, что это в принципе такое. В вольном пересказе.
Императивный стиль
Это такой стиль программирования, при котором вы описываете, как добиться желаемого результата. Например я пишу:
Это что ни на есть декларативный стиль, но при этом с примесью императивного.
Декларативный стиль
Такой стиль, в котором вы описываете, какой именно результат вам нужен.
И получатель такого сообщения уже сам разбирается, какие шаги для этого надо предпринять.
Почему пример из части про императивность на самом деле с примесью декларативности? Ну хотя бы потому что получатель должен знать, что такое сковорода и яйца.
Пример на JS
Все языки программирования высокого уровня позволяют писать в смешанном стиле и, на самом деле, четкого разделения даже эти два примера не показывают.
Наверное, правильно называть один стиль «более декларативным», а другой — «более императивным».
Основные принципы программирования: императивное и декларативное программирование
Авторизуйтесь
Основные принципы программирования: императивное и декларативное программирование
Рассказывает Тайлер МакГиннис, Google Developer Expert
Вы наверняка слышали о таких понятиях, как императивное и декларативное программирование, и скорее всего гуглили определения. И поэтому вы наверняка видели что-то подобное: «Императивное программирование — это описание того, как ты делаешь что-то, а декларативное — того, что ты делаешь. Это объяснение отлично подходит тем, кто уже разобрался в этом вопросе — но не новичкам.
Самым сложным является тот факт, что разница между декларативным и императивным подходами часто понятна интуитивно, но её сложно задать определением. Я общался со многими программистами и пришёл к заключению, что лучшее объяснение — это сочетание метафор и примеров кода. Итак, начнём.
Допустим, вы поняли, что слишком много времени уделяли работе, и решили пригласить свою половинку на свидание. Вы пришли в ресторан, подошли к администратору и сказали…
Императивный подход (как): Я вижу, что тот угловой столик свободен. Мы пойдём туда и сядем там.
Декларативный подход (что): Столик для двоих, пожалуйста.
Императивный подход означает то, как вы займёте место. Вы должны перечислить все шаги этого процесса. Декларативный же подход заявляет, что вам нужен столик на двоих.
Я задам вам вопрос и хочу, чтобы вы придумали и императивный, и декларативный подход.
«Я у Ашана. Как мне пройти до твоего дома?»
«Пройди через северный выход парковки и поверни налево. Сядь на автобус 678 и выйди на остановке «Улица Победы». Поверни направо, как если бы ты шёл в Икею. Иди прямо и поверни направо у первого светофора. На следующем светофоре поверни налево. Номер моего дома — 134.»
Мой адрес: Энск, улица Победы, дом 134.
Неважно, как я попаду к твоему дому, важно, на какой машине я приеду. У неё будет или императивная механическая КПП, или декларативная автоматическая КПП. Достаточно метафор?
Прежде чем мы обратимся к коду, важно понять, что многие декларативные подходы имеют определённый слой императивных абстракций. Вернёмся к нашим примерам. Декларативное обращение к сотруднику ресторана подразумевает, что он знает все императивные шаги по предоставлению вам столика. Знание адреса подразумевает, что у вас есть GPS-навигатор, который знает императивные шаги по составлению маршрута. У автомобиля с автоматической КПП есть определённый слой абстракций над передключением передач.
Итак, я повторюсь: многие (если не все) декларативные подходы имеют слой неких императивных абстракций.
Теперь мы перейдём от приятных метафор к реальному коду. Сперва посмотрим, какие языки являются декларативными, а какие — императивными:
Вот типичные примеры на SQL и HTML:
Пока неплохо. Давайте рассмотрим примеры на JavaScript.
Представьте, что вы на собеседовании. Откройте консоль и ответьте на следующие вопросы.
Давайте взглянем на самые распространённые подходы к решению этих задач, которые являются императивными.
Разобравшись, что общего у этих императивных примеров, мы поймём, что именно делает их императивными.
А теперь взглянем на декларативные примеры. Их цель — решить все проблемы, описанные выше. Поэтому каждый пример должен описывать, что происходит, быть неизменяемым и читаемым.
Ну а третий? В нём я немного схитрил, использовав React — но обратите внимание, что все три императивные ошибки исправлены. React замечателен тем, что в нём вы можете создавать декларативные пользовательские интерфейсы. Смотря на компонент Btn, сразу понятно, как будет выглядеть интерфейс. Кроме того, состояния «живут» не в DOM, а в самом React-компоненте.
Ещё одним преимуществом является то, что декларативный код является контекстно-независимым. Это значит, что его можно использовать в любой программе без изменений.
Декларативное и императивное программирование
Или насколько неверным было мое представление о React
Feb 11, 2018 · 4 min read
Если вы читали документацию React, вы, вероятно, заметили, что React является декларативным. Обычно я пропускаю такого рода инфорамцию— согласен, не очень хорошая привычка. (Дайте мне скорее примеры кода!) Но как и всякий, кто начал изучать React сразу после колледжа, я часто думал о задачах неправильно.
И это неудивительно. Колледж информатики может б ыть хорошей практикой написания хакерских скриптов для решения одной задачи. Это было здорово для моих интервью по программированию, но не так хорошо для веб-разработки в целом. И это не камень в огород моего образования — оно предоставило мне множество инструментов, необходимых для начала. На то и существует работа — продолжать расти и становиться лучше как разработчик.
Что такое декларативное и императивное программирование?
Согласно этой и этой информации:
Декларативное программирование — это парадигма программирования … которая выражает логику вычисления без описания его потока управления.
Императивное программирование — это парадигма программирования, в которой используются утверждения, которые изменяют состояние программы.
«Парадигма программирования» звучит супер претенциозно, и это, безусловно, фраза, которую любят профессоры моего колледжа. Если у вас есть образование в области информатики, эти определения могут быть не такими загадочными, но все же я считаю, что конкретные примеры способствуют большему пониманию.
Прежде чем я зайду слишком далеко, хочу подчеркнуть, что нет ничего плохого в любом из этих подходов. У каждого есть сильные и слабые стороны, но один подход — всегда правильно. Например, декларативное программирование может привести к меньшему прямому контролю, что может быть неверным для таких приложений, как встроенные системы, где «правильный ответ, полученный слишком поздно, становится неправильным ответом».
Хорошо, вот метафора.
Декларативное программирование — это как попросить вашего друга нарисовать пейзаж. Тебе все равно, как он рисует, это зависит от него.
Императивное программирование — это как ваш друг, который слушает Боба Росса, который рассказывает, как рисовать пейзаж. Будучи мастером своего дела, Боб Росс не командует, а шаг за шагом дает инструкции для получения желаемого результата.
Продемонстрируй в коде
Ладно, ладно, вот несколько примеров кода. У нас есть кнопка, которая меняет цвет при нажатии. Я начну с императивного примера:
И пример нашего декларатвного React:
Возможно, различия незначительны. У нас по-прежнему есть логика, которая говорит: если красный, значит синий, но есть одна огромная разница. Пример c React никогда не затрагивает элемент. Он просто объявляет, что элемент должен отображаться с учетом нашего текущего состояния (далее — state). Он фактически не манипулирует самим DOM.
Использование прямого манипулирования DOM является ошибкой, которую я часто делал, когда впервые начал работать с React. Я заметил, что это тоже является проблемой для разработчиков, у которых большой опыт в jQuery.
При написании React зачастую нужно думать не о том, как вы хотите достичь результата, а об внешнем виде компонента с его новым state. Это заставляет нас хорошо контролировать поток, где state проходит через серию предсказуемых и воспроизводимых мутаций. Это относится не только к компонентам, но и к state самого приложения. Библиотеки, такие как Redux, могут помочь реализовать этот архитектурный подход, но они не обязательны для достижения этой цели.
Для меня структура приложения является наиболее важным аспектом, когда вы хотите использовать декларативный подход. Ему легко следовать на одном компоненте, но тяжелее при масштабировании приложения. Заманчиво заставить два компонента взаимодействовать друг с другом с помощью хаков или согласиться на передачу информации только наполовину. Но последовательный подход к управлению state упростит ваше приложение в целом.
Чего следует избегать
Я либо допустил, либо позволил допустить все эти ошибки в коде, над которым работал. Это всего лишь советы.
Мышление в стиле Ramda: Декларативное программирование
Данный пост является четвёртой частью серии о функциональном програмировании под названием «Мышление в стиле Ramda».
В третьей части мы говорили об объединении функций, которые могут принимать больше одного аргумента, используя техники частичного применения и каррирования.
Когда мы начинаем писать маленькие функциональные строительные блоки и объединять их, мы обнаруживаем, что нам необходимо написать множество функций, которые будут оборачивать операторы JavaScript, такие как арифметика, сравнение, логика и управление потоком. Это может показаться утомительным, но мы находимся за спиной Ramda.
Но сначала, небольшое введение.
Императивность vs Декларативность
Есть множество различных путей для разделения языков программирования и стилей написания. Это статическая типизация против динамической типизаци, интерпретируемые языки и компилируемые языки, высокоуровневые и низкоуровные, и так далее.
Другое подобное разделение заключается в императивном програмировании против декларативного.
Декларативное программирование — это стиль програмирования, в котором програмисты говорят компьютеру, что нужно сделать, объясняя ему, что они хотят. Компьютер далее должен определить, как получить необходимый результат.
Один из классических декларативных языков — это Prolog. В Prolog програма состоит из набора фактов и набора правил вывода. Вы начинаете программу, задавая вопрос, и набор правил вывода Prolog’а использует факты и правила для ответа на ваш вопрос.
Функциональное программирование рассматривается как подмножество декларативного програмирования. В функциональной программе, мы объявляем функции и далее объясняем компьютеру что мы хотим сделать, совмещая данные функции.
Даже в декларативных программах необходимо выполнять подобные задачи, которые мы выполняем в императивных программах. Управление потоком, арифметика, сравнения и логика всё ещё являются базовыми строительными блоками, с которыми мы должны работать. Но нам необходимо найти способы для выражения этих конструкций в декларативном стиле.
Декларативные заменители
Поскольку мы программируем на JavaScript, императивном языке, это нормально — использовать стандартные императивные конструкции при написании «нормального» JavaScript кода.
Но когда мы пишем функциональные трансформации, используя конвееры и подобные им конструкции, императивные конструкции перестают вписываться с создаваемую структуру кода.
Посмотрим на некоторые базовые строительные блоки, которые предоставляет Ramda для того чтобы помочь нам выйти из этой неприятной ситуации.
Арифметика
Во второй части мы реализовали серию арифметических трансформаций для демонстрации конвеера:
Обратите внимание, как мы пишем функции для всех базовых строительных блоков, которые мы желаем использовать.
Мы можем использовать add(1) и subtract(1) для увеличения и уменьшения, но так как эти две операции такие распространённые, Ramda предоставляет inc и dec вместо них.
Так что мы можем ещё немного упростить наш конвеер:
Сравнение
Также во второй части мы написали несколько функций для определения, является ли персона имеющей право на голосование. Конечная версия того кода выглядела следующим образом:
Обратите внимание, что некоторые из наших функций использут стандартные операторы сравнения ( === и >= в данном случае). Как вы можете предположить сейчас, Ramda также предоставляет заменители для всего этого.
Обратите внимание, что эти функции, как кажется, принимают свои аргументы в нормальном порядке (первый аргумент больше второго?). Это имеет смысл, когда мы используем их в изоляции, но может сбивать с толку при объединении функций. Эти функции нарушают принцип «данные идут последними», так что нам нужно быть осторожными, когда мы используем их в наших конвеерах и подобных им ситуациях. И именно здесь flip и заполнитель (__) могут принести пользу.
В дополнение к equals есть ещё identical для определения, являются ли два значения ссылками на то же пространство в памяти.
Логика
В основном, || используется для получения значений по умолчанию. К примеру, мы можем написать что-нибудь вроде этого:
Это распространённая идиома, и чаще всего работающая, но полагающаяся на JavaScript логику определения «ложности». Что если 0 является валидным параметром? Так как 0 является ложным значением, мы получим значение линии равное 80.
Условия
Управление потоком выполнения менее важно в функциональном программировании, но иногда оказывается нужным. Коллекция итерирующих функций, о которых мы говорили в первой части, заботится о большинстве ситуаций с циклами, но условия всё ещё довольно важны.
ifElse
Как мы упомянули выше, функции сравнения не работают подобно функциям объединения, так что здесь нам нужно начать использовать заполнитель ( __ ). Мы также можем применить lte вместо этого:
В данном случае, мы должны читать это как «21 меньше или равно age ». Я собираюсь придерживаться версии с заменителем в оставшейся части поста, так как я нахожу это более читабельным и менее запутывающим.
Константы
Функции-константы весьма полезны в ситуациях, подобных этой. Как вы можете предположить, Ramda предоставляет нам сокращение. В данном случае, сокращение называется always.
Ramda также предоставляет T и F в качестве дальнейших сокращений для always(true) и always(false)
Тождественность
Вторая ветвь сравнения ( a => a ) — это другой типичный паттерн в функциональном программировании. Это известно как «тождественность» (не знаю точного перевода термина «identity function», просто выберу этот — прим. пер.). То есть, это функция, которая просто возвращает тот аргумент, который она получила.
Как вы уже можете ожидать, Ramda предоставляет нам функцию identity:
«when» и «unless»
Если, как в нашем случае, вторая ветвь является тождественностью, мы можем использовать when вместо ifElse :
Мне не понадобилось использовать cond в моём коде с Ramda, но я писал подобный код на Lisp много лет назад, так что cond чувствуется старым другом.
Заключение
Мы рассмотрели набор функций, которые Ramda предоставляет нам для превращения нашего императивного кода в декларативный функциональный код.
Далее
Это распространённый паттерн, и вновь Ramda предоставляем нам инструменты для того чтобы привести всё это к более чистому виду. Следующий пост, «Бесточечная нотация» рассматривает способы, позволяющие упростить функции, следующие подобному паттерну.
Императивное и декларативное программирование простым языком — объясняют эксперты
Авторизуйтесь
Императивное и декларативное программирование простым языком — объясняют эксперты
Начинающему программисту несложно запутаться в различных терминах — взять только объектно-ориентированное, динамическое, императивное и декларативное программирование. Спросили у экспертов, что из себя представляют два последних подхода.
технический директор центра инновационных технологий и решений «Инфосистемы Джет»
Императивные языки, такие, как Java, Python, JavaScript, C, C++ занимают доминирующее положение в индустрии ПО, соответственно императивное программирование — самое распространённое. Смысл его в том, что императивная программа содержит прямые указания, что должен сделать компьютер и в каком порядке должны выполняться инструкции. Этот подход легко понять программисту, а компилятору — легко породить достаточно эффективный код.
Декларативное программирование распространено не так обширно, как императивное, хотя оказывает большое влияние на мейнстрим. Смысл декларативного программирования в том, что программы пишут в виде некоторых ограничений и правил. Логические языки, такие, как Пролог, предлагают описывать ограничения в виде фактов и правил.
В функциональных языках (другой вариант декларативного программирование) описывают программу в виде функций. Отличие от функций в императивном программировании заключается в том, что функции в функциональном языке являются математическими в том смысле, что они устанавливают отношение между аргументом и результатом, и не могут изменять никаких переменных во время вычислений.
Вообще в декларативных языках обычно отсутствует изменение переменных или обычно спрятано за каким-либо специальным механизмом.
Самый популярный язык РСУБД SQL так же является декларативным. На нём описывается конечный результат, а способ его получения генерируется сервером СУБД исходя из множества факторов.
Декларативное программирование может являться более сложным в понимании, но позволяет писать более безопасный и поддерживаемый код, который легко параллелится. А компиляторы декларативных языков имеют больше возможностей при оптимизации программ.
Конечно, практически все основные языки сочетают в себе элементы и декларативного и императивного программирования. Огромное влияние оказывает функциональное программирование на JavaScript, Java, C++, C# и т.д.
ведущий системный программист компании «Аэродиск»
Декларативное программирование — это парадигма программирования, в которой задаётся спецификация решения задачи: описывается, что представляет собой проблема и ожидаемый результат, но без описания способа достижения этого результата. Зачастую декларативные программы не используют понятия состояния и, в частности, не содержат переменных и операторов присваивания, обеспечивая ссылочную прозрачность. К подвидам декларативного программирования часто относят и функциональное программирование. Декларативные компьютерные языки часто не полны по Тьюрингу, так как теоретически не всегда возможно порождение исполняемого кода по декларативному описанию.
Императивное программирование — это парадигма программирования, в которой задаётся последовательность действий, необходимых для получения результата. В нём используются переменные, операторы присваивания и составные выражения.
Несмотря на то, что исторически первым был применен декларативный подход в программировании, первые языки программирования компьютеров (машинный, ассемблер, фортран, алгол, кобол) были императивными в силу простоты подхода.
Сейчас широко распространены как узкоспециализированные декларативные языки программирования (HTML + CSS, SVG, VRML, SQL, lex/VACC), в том числе функциональные (Haskell, Erlang, Scala), так и императивные языки (C/C++/C#, Java, Go, Rust, Python). Однако практически все современные языки программирования общего назначения высокого уровня, за исключением некоторых функциональных, относятся к императивным языкам.
Выбор той или иной парадигмы программирования — императивной или функциональной — определяется, главным образом, требованиями к программе и набором достоинств и недостатков каждой из парадигм. Так, например, независимость функций по данным в функциональных языках и отсутствие побочных эффектов чрезвычайно сокращает количество ошибок и позволяет эффективно распараллеливать код. Поэтому для создания высоконагруженных систем с высоким уровнем параллельных вычислений более оправданно выбирать один из функциональных языков.
С другой стороны, неизменность входных данных в функциональных языках программирования затрудняет создание систем, активно выполняющих ввод-вывод и модификацию уже имеющихся данных. Для реализации таких систем предпочтительнее выбирать императивные языки.
руководитель отдела разработки ECM «Техносерв Консалтинг»
Императивное программирование — это парадигма, основанная на составлении алгоритма действий (инструкций/команд), которые изменяют состояние (информацию/данные/память) программы. Первыми языками программирования, основанными на таком подходе, были машинные коды и ассемблеры. Фактически, программа на этих языках — это код, который выполняется компьютером сразу, без предварительной компиляции. Из языков высокого уровня, требующих компиляции исходного кода программы в машинный код (или интерпретации), к императивным можно отнести C, C++, Java.
Рассмотрим ещё один пример. Допустим, мы хотим приготовить обед.
В императивной парадигме это выглядит как-то так:
В декларативной: хочу на обед жареное мясо с овощами (неплохо звучит, правда? :)).
Вроде бы различия очевидны. Однако, императивный язык не мешает обобщить и автоматизировать отдельные задачи. Можно реализовать некий «слой» кода, библиотеки, которые будут «уметь» выполнять отдельные этапы алгоритма: определять по рецепту, есть ли в наличии необходимые продукты, заказывать их доставку, пользоваться плитой и т.д. Получится, что программный код императивного языка программирования, использующий такие библиотеки, уже не будет по своей структуре так уж сильно отличаться от декларативного.
На практике, при написании кода и выбора подхода, разработчик отталкивается не только от возможностей и ограничений языка программирования, но и удобства использования той или иной парадигмы в данном конкретном случае.
