Tại sao Python không tốt cho lập trình chức năng? [đóng cửa]

Tôi đã luôn nghĩ rằng lập trình chức năng có thể được thực hiện bằng Python. Vì vậy, tôi đã rất ngạc nhiên khi Python không được nhắc đến nhiều trong câu hỏi này và khi được đề cập, nó thường không tích cực lắm. Tuy nhiên, không có nhiều lý do được đưa ra cho điều này (thiếu kết hợp mẫu và dữ liệu đại số đã được đề cập). Vì vậy, câu hỏi của tôi là: tại sao Python không tốt cho lập trình chức năng? Có nhiều lý do hơn việc nó không phù hợp với kiểu dữ liệu và kiểu dữ liệu đại số không? Hay những khái niệm này rất quan trọng đối với lập trình chức năng đến nỗi một ngôn ngữ không hỗ trợ chúng chỉ có thể được phân loại là ngôn ngữ lập trình chức năng hạng hai? (Hãy nhớ rằng kinh nghiệm của tôi với lập trình chức năng là khá hạn chế.)

Câu hỏi bạn tham khảo hỏi ngôn ngữ nào thúc đẩy cả OO và lập trình chức năng. Python không thúc đẩy lập trình chức năng mặc dù nó hoạt động khá tốt.

Lập luận tốt nhất chống lại lập trình chức năng trong Python là các trường hợp sử dụng bắt buộc / OO được Guido xem xét cẩn thận, trong khi các trường hợp sử dụng lập trình chức năng thì không. Khi tôi viết Python bắt buộc, đó là một trong những ngôn ngữ đẹp nhất mà tôi biết. Khi tôi viết Python chức năng, nó trở nên xấu xí và khó chịu như ngôn ngữ trung bình của bạn không có BDFL .

Điều đó không có nghĩa là nó tệ, chỉ là bạn phải làm việc chăm chỉ hơn bạn nếu bạn chuyển sang ngôn ngữ thúc đẩy lập trình chức năng hoặc chuyển sang viết OO Python.

Dưới đây là những điều chức năng tôi bỏ lỡ trong Python:

• Khớp mẫu
• Đuôi đệ quy
• Thư viện lớn các chức năng danh sách
• Lớp từ điển chức năng
• Cà ri tự động
• Cách ngắn gọn để soạn thảo các chức năng
• Danh sách lười biếng
• Cú pháp biểu thức đơn giản, mạnh mẽ (Cú pháp khối đơn giản của Python ngăn Guido thêm nó)

• Không khớp mẫu và không có đệ quy đuôi có nghĩa là các thuật toán cơ bản của bạn phải được viết một cách bắt buộc. Đệ quy là xấu và chậm trong Python.
• Một thư viện danh sách nhỏ và không có từ điển chức năng có nghĩa là bạn phải tự viết rất nhiều thứ.
• Không có cú pháp cho currying hoặc bố cục có nghĩa là phong cách không có điểm có đầy dấu chấm câu như các đối số chuyển rõ ràng.
• Lặp đi lặp lại thay vì danh sách lười biếng có nghĩa là bạn phải biết liệu bạn muốn hiệu quả hay kiên trì và phân tán các cuộc gọi đến listxung quanh nếu bạn muốn kiên trì. (Trình vòng lặp được sử dụng một lần)
• Cú pháp mệnh lệnh đơn giản của Python, cùng với trình phân tích cú pháp LL1 đơn giản của nó, có nghĩa là một cú pháp tốt hơn cho biểu thức if và biểu thức lambda về cơ bản là không thể. Guido thích nó theo cách này, và tôi nghĩ anh ấy đúng.

Guido có một lời giải thích tốt về điều này ở đây . Đây là phần có liên quan nhất:

Tôi chưa bao giờ coi Python bị ảnh hưởng nặng nề bởi các ngôn ngữ chức năng, bất kể mọi người nói hay nghĩ gì. Tôi đã quen thuộc hơn nhiều với các ngôn ngữ bắt buộc như C và Algol 68 và mặc dù tôi đã tạo ra các đối tượng hạng nhất, tôi không xem Python là ngôn ngữ lập trình chức năng. Tuy nhiên, trước đó, rõ ràng người dùng muốn làm nhiều hơn với danh sách và chức năng.

...

Điều đáng chú ý là mặc dù tôi đã không hình dung Python là ngôn ngữ chức năng, việc giới thiệu các bao đóng rất hữu ích trong việc phát triển nhiều tính năng lập trình nâng cao khác. Ví dụ, các khía cạnh nhất định của các lớp, trang trí kiểu mới và các tính năng hiện đại khác phụ thuộc vào khả năng này.

Cuối cùng, mặc dù một số tính năng lập trình chức năng đã được giới thiệu trong nhiều năm qua, Python vẫn thiếu một số tính năng nhất định được tìm thấy trong các ngôn ngữ lập trình chức năng của Real real. Chẳng hạn, Python không thực hiện một số loại tối ưu hóa nhất định (ví dụ: đệ quy đuôi). Nói chung, vì bản chất cực kỳ năng động của Python, không thể thực hiện loại tối ưu hóa thời gian biên dịch được biết đến từ các ngôn ngữ chức năng như Haskell hoặc ML. Và điều đó tốt.

Tôi rút ra hai điều trong số này:

1. Người tạo ngôn ngữ không thực sự coi Python là ngôn ngữ chức năng. Do đó, có thể thấy các tính năng "chức năng-esque", nhưng bạn không thể thấy bất cứ điều gì có chức năng rõ ràng.
2. Bản chất năng động của Python ức chế một số tối ưu hóa bạn thấy trong các ngôn ngữ chức năng khác. Cấp, Lisp cũng năng động (nếu không năng động hơn) như Python, vì vậy đây chỉ là một lời giải thích một phần.

Lược đồ không có kiểu dữ liệu đại số hoặc khớp mẫu nhưng chắc chắn đó là ngôn ngữ chức năng. Làm phiền mọi thứ về Python từ góc độ lập trình chức năng:

1. Lambdas què quặt. Vì Lambdas chỉ có thể chứa một biểu thức và bạn không thể thực hiện mọi thứ dễ dàng trong ngữ cảnh biểu thức, điều này có nghĩa là các chức năng bạn có thể xác định "đang hoạt động" bị hạn chế.

2. Ifs là câu lệnh, không phải biểu thức. Điều này có nghĩa, trong số những thứ khác, bạn không thể có lambda với Nếu bên trong nó. (Điều này được sửa bởi các ternaries trong Python 2.5, nhưng nó trông xấu.)

3. Guido đe dọa sẽ xóa bản đồ, bộ lọc và giảm từng lần một

Mặt khác, trăn có các đóng cửa từ vựng, Lambdas và liệt kê các hiểu biết (thực sự là một khái niệm "chức năng" cho dù Guido có thừa nhận hay không). Tôi thực hiện nhiều chương trình "kiểu chức năng" trong Python, nhưng tôi hầu như không nói nó lý tưởng.

Tôi sẽ không bao giờ gọi hàm Python Python, nhưng bất cứ khi nào tôi lập trình bằng Python, mã này luôn luôn có chức năng gần như hoàn toàn.

Phải thừa nhận rằng, điều đó chủ yếu là do sự hiểu biết danh sách cực kỳ tốt đẹp. Vì vậy, tôi không nhất thiết phải đề xuất Python là ngôn ngữ lập trình chức năng nhưng tôi sẽ đề xuất lập trình chức năng cho bất kỳ ai sử dụng Python.

Hãy để tôi chứng minh bằng một đoạn mã được lấy từ câu trả lời cho câu hỏi Python "chức năng" trên SO

Con trăn

def grandKids(generation, kidsFunc, val):
  layer = [val]
  for i in xrange(generation):
    layer = itertools.chain.from_iterable(itertools.imap(kidsFunc, layer))
  return layer

Haskell:

grandKids generation kidsFunc val =
  iterate (concatMap kidsFunc) [val] !! generation

Sự khác biệt chính ở đây là thư viện chuẩn của Haskell có chức năng hữu ích cho lập trình chức năng: trong trường hợp này iterate, concatvà(!!)

Một điều thực sự quan trọng cho câu hỏi này (và câu trả lời) là như sau: Cái quái gì là lập trình chức năng, và các thuộc tính quan trọng nhất của nó là gì. Tôi sẽ cố gắng đưa ra quan điểm của tôi về nó:

Lập trình hàm rất giống như viết toán trên bảng trắng. Khi bạn viết phương trình trên bảng trắng, bạn không nghĩ về thứ tự thực hiện. Không có (thường) không có đột biến. Bạn không quay lại vào ngày hôm sau và xem xét nó, và khi bạn thực hiện lại các phép tính, bạn sẽ nhận được một kết quả khác (hoặc bạn có thể, nếu bạn đã uống cà phê tươi :)). Về cơ bản, những gì trên bảng là ở đó, và câu trả lời đã có sẵn khi bạn bắt đầu viết mọi thứ xuống, bạn chỉ không nhận ra nó là gì.

Lập trình chức năng là rất nhiều như thế; bạn không thay đổi mọi thứ, bạn chỉ cần đánh giá phương trình (hoặc trong trường hợp này là "chương trình") và tìm ra câu trả lời là gì. Chương trình vẫn còn đó, chưa sửa đổi. Tương tự với dữ liệu.

Tôi sẽ xếp hạng các tính năng sau đây là các tính năng quan trọng nhất của lập trình chức năng: a) tính minh bạch tham chiếu - nếu bạn đánh giá cùng một tuyên bố tại một thời điểm và địa điểm khác, nhưng với cùng các giá trị biến, nó vẫn có nghĩa như nhau. b) không có tác dụng phụ - cho dù bạn nhìn chằm chằm vào bảng trắng bao lâu, phương trình mà một người khác đang nhìn vào bảng trắng khác sẽ không vô tình thay đổi. c) hàm cũng là giá trị. có thể được truyền xung quanh và áp dụng với, hoặc các biến khác. d) thành phần hàm, bạn có thể thực hiện h = g · f và do đó xác định hàm mới h (..) tương đương với cách gọi g (f (..)).

Danh sách này theo thứ tự ưu tiên của tôi, vì vậy tính minh bạch tham chiếu là quan trọng nhất, tiếp theo là không có tác dụng phụ.

Bây giờ, nếu bạn đi qua python và kiểm tra ngôn ngữ và thư viện hỗ trợ tốt như thế nào, và đảm bảo, những khía cạnh này - thì bạn đang trên đường trả lời câu hỏi của chính mình.

Python gần như là một ngôn ngữ chức năng. Đó là "lite chức năng".

Nó có các tính năng bổ sung, vì vậy nó không đủ tinh khiết cho một số người.

Nó cũng thiếu một số tính năng, vì vậy nó không đủ cho một số tính năng.

Các tính năng còn thiếu tương đối dễ viết. Kiểm tra các bài viết như thế này trên FP trong Python.

Một lý do khác không được đề cập ở trên là nhiều hàm tích hợp và phương thức của các kiểu dựng sẵn sửa đổi một đối tượng nhưng không trả về đối tượng đã sửa đổi. Nếu những đối tượng sửa đổi đó được trả về, điều đó sẽ làm cho mã chức năng sạch hơn và súc tích hơn. Ví dụ: nếu some_list.append (some_object) trả về some_list với some_object được nối thêm.

Ngoài các câu trả lời khác, một lý do Python và hầu hết các ngôn ngữ đa mô hình khác không phù hợp với lập trình chức năng thực sự là do trình biên dịch / máy ảo / thời gian chạy của chúng không hỗ trợ tối ưu hóa chức năng. Loại tối ưu hóa này đạt được bởi trình biên dịch hiểu các quy tắc toán học. Ví dụ, nhiều ngôn ngữ lập trình hỗ trợ một mapchức năng hoặc phương thức. Đây là một hàm khá chuẩn lấy một hàm làm một đối số và lặp lại làm đối số thứ hai sau đó áp dụng hàm đó cho từng phần tử trong iterable.

Dù sao thì nó map( foo() , x ) * map( foo(), y )cũng giống như vậy map( foo(), x * y ). Trường hợp sau thực sự nhanh hơn trường hợp trước vì trường hợp trước thực hiện hai bản sao trong đó trường hợp sau thực hiện một bản.

Các ngôn ngữ chức năng tốt hơn nhận ra các mối quan hệ dựa trên toán học này và tự động thực hiện tối ưu hóa. Các ngôn ngữ không dành riêng cho mô hình chức năng có thể sẽ không tối ưu hóa.