Tại sao viết một trình biên dịch bằng ngôn ngữ chức năng lại dễ dàng hơn? [đóng cửa]

Tôi đã nghĩ về câu hỏi này rất lâu, nhưng thực sự không thể tìm thấy câu trả lời trên Google cũng như một câu hỏi tương tự trên Stackoverflow. Nếu có một bản sao, tôi xin lỗi vì điều đó.

Có vẻ như nhiều người nói rằng viết các trình biên dịch và các công cụ ngôn ngữ khác bằng các ngôn ngữ chức năng như OCaml và Haskell sẽ hiệu quả hơn và dễ dàng hơn nhiều khi viết chúng bằng các ngôn ngữ mệnh lệnh.

Điều này có đúng không? Và nếu vậy - tại sao viết chúng bằng ngôn ngữ chức năng thay vì bằng ngôn ngữ mệnh lệnh, như C lại hiệu quả và dễ dàng đến vậy? Ngoài ra - không phải một công cụ ngôn ngữ trong một ngôn ngữ chức năng sẽ chậm hơn trong một số ngôn ngữ cấp thấp như C?

Thông thường, một trình biên dịch làm việc rất nhiều với cây. Mã nguồn được phân tích cú pháp thành một cây cú pháp. Cây đó sau đó có thể được chuyển đổi thành một cây khác với chú thích kiểu để thực hiện kiểm tra kiểu. Bây giờ bạn có thể chuyển đổi cây đó thành một cây chỉ chứa các phần tử ngôn ngữ cốt lõi (chuyển đổi các ký hiệu cú pháp giống như đường thành một dạng không liên kết). Bây giờ bạn có thể thực hiện các tối ưu hóa khác nhau về cơ bản là các phép biến đổi trên cây. Sau đó, bạn có thể sẽ tạo một cây ở một số dạng bình thường và sau đó lặp lại cây đó để tạo mã đích (lắp ráp).

Ngôn ngữ hàm có các tính năng như khớp mẫu và hỗ trợ tốt cho việc đệ quy hiệu quả, giúp dễ dàng làm việc với cây, vì vậy đó là lý do tại sao chúng thường được coi là ngôn ngữ tốt để viết trình biên dịch.

Rất nhiều tác vụ của trình biên dịch là khớp mẫu trên cấu trúc cây.

Cả OCaml và Haskell đều có khả năng đối sánh mẫu ngắn gọn và mạnh mẽ.

Thật khó để thêm đối sánh mẫu vào các ngôn ngữ bắt buộc vì bất kỳ giá trị nào đang được đánh giá hoặc trích xuất để đối sánh với mẫu phải không có tác dụng phụ.

Một yếu tố quan trọng cần xem xét là một phần quan trọng của bất kỳ dự án trình biên dịch nào là khi bạn có thể tự lưu trữ trình biên dịch và "ăn thức ăn cho chó của riêng bạn." Vì lý do này khi bạn nhìn vào các ngôn ngữ như OCaml, nơi chúng được thiết kế để nghiên cứu ngôn ngữ, chúng có xu hướng có các tính năng tuyệt vời cho các vấn đề kiểu trình biên dịch.

Trong công việc biên dịch cuối cùng của tôi, chúng tôi đã sử dụng OCaml vì lý do chính xác này trong khi thao tác mã C, nó chỉ là công cụ tốt nhất cho nhiệm vụ này. Nếu những người ở INRIA đã xây dựng OCaml với các ưu tiên khác nhau thì nó có thể không phù hợp như vậy.

Điều đó nói rằng, các ngôn ngữ chức năng là công cụ tốt nhất để giải quyết bất kỳ vấn đề nào, vì vậy theo logic, chúng là công cụ tốt nhất để giải quyết vấn đề cụ thể này. QED.

/ me: thu thập dữ liệu trở lại các tác vụ Java của tôi kém vui hơn một chút ...

Về cơ bản, trình biên dịch là sự chuyển đổi từ bộ mã này sang bộ mã khác - từ nguồn sang IR, từ IR sang IR tối ưu hóa, từ IR sang assembly, v.v. Đây chính xác là loại ngôn ngữ chức năng được thiết kế cho - một hàm thuần túy là chỉ là sự biến đổi từ vật này sang vật khác. Các chức năng bắt buộc không có chất lượng này. Mặc dù bạn có thể viết loại mã này bằng ngôn ngữ mệnh lệnh, nhưng các ngôn ngữ chức năng là chuyên biệt cho nó.

Xem thêm

Mẫu thiết kế F #

FP nhóm mọi thứ 'theo hoạt động', trong khi OO nhóm mọi thứ 'theo loại' và 'theo hoạt động' tự nhiên hơn đối với trình biên dịch / thông dịch.

Một khả năng là một trình biên dịch có xu hướng phải xử lý rất cẩn thận với một loạt các trường hợp góc. Việc lấy đúng mã thường được thực hiện dễ dàng hơn bằng cách sử dụng các mẫu thiết kế cấu trúc việc triển khai theo cách tương đồng với các quy tắc mà nó triển khai. Thông thường, kết thúc là một thiết kế khai báo (đối sánh mẫu, "ở đâu") hơn là thiết kế mệnh lệnh (sắp xếp theo trình tự, "khi nào") và do đó dễ triển khai hơn trong ngôn ngữ khai báo (và hầu hết chúng đều có chức năng).

Có vẻ như mọi người đã bỏ qua một lý do quan trọng khác. Khá dễ dàng để viết một ngôn ngữ dành riêng cho miền được nhúng (EDSL) cho các trình phân tích cú pháp trông giống như (E) BNF trong mã thông thường. Các tổ hợp phân tích cú pháp như Parsec khá dễ viết bằng các ngôn ngữ chức năng bằng cách sử dụng các hàm bậc cao hơn và thành phần hàm. Không chỉ dễ dàng hơn mà còn rất thanh lịch.

Về cơ bản, bạn đại diện cho các trình phân tích cú pháp chung đơn giản nhất chỉ là các hàm và bạn có các phép toán đặc biệt (thường là các hàm bậc cao hơn) cho phép bạn soạn các trình phân tích cú pháp nguyên thủy này thành các trình phân tích cú pháp phức tạp hơn, cụ thể hơn cho ngữ pháp của bạn.

Tất nhiên, đây không phải là cách duy nhất để thực hiện các khuôn khổ parer.