«Почему ФЯ? » или Стоит ли учить что-то радикально отличное от C++/Java/Python

О чем эта статья?

В заголовке нет опечатки — это именно «ФЯ», а не «Я». Это сокращение означает «функциональные языки», и речь в статье пойдет о функциональном программировании (FP), точнее, даже не о нем самом, а о том, стоит ли тратить свое драгоценное время на знакомство с ним.

В сети можно найти десятки вводных статей о FP, как на русском, так и на английском. Зачем писать еще одну? Чем эта статья будет отличаться от уже существующих?

Большинство существующих источников начинаются с описания того, что такое FP (и зачастую этим и ограничиваются). Очевидно, предполагается, что читатель сам проникнется полезностью принципов FP, увидит области его применения, и на него снизойдет просветление

Но, как показывает практика, просветление (в виде способности с первого взгляда видеть корректное и элегантное решение проблемы в выбранной парадигме программирования) никогда не приходит вот так сразу, после первого знакомства с темой.

Как правило, первая реакция на знакомство с чем-то радикально новым — это «культурный шок», и FP в этом смысле не исключение. Типичная реакция может выглядеть так: «Как, жить без глобальных переменных? Что вы говорите, не просто без глобальных, а без переменных вообще? Без объектов и методов, без инкапсуляции? Тю, придурки, на дворе 21 век, а они без объектов... Нафига это надо? Пойду лучше GoF почитаю».

Так вот, эта статья ставит целью в первую очередь дать ответ на вопрос «нафига знать/изучать/использовать FP?».

Итак, не откладывая в долгий ящик:

Зачем же стоит изучать FP?

1. Чтобы ознакомиться с новой парадигмой программирования. Изучение новой парадигмы программирования приведет к расширению вашего кругозора, освоению новых подходов и вообще позволит взглянуть на все, что вы делаете под новым ракурсом. Вы не обязательно начнете применять все изученное на практике, но знание наверняка пойдет вам на пользу. Если вы сомневаетесь — подумайте, будет ли полезно человеку, программирующему процедурно, изучить OOP, даже если он никогда не будет программировать на C++ или Java?
   

   Возможно, со стороны будет проще проникнуть в суть уже известных вещей и увидеть не только их положительные и отрицательные стороны. После знакомства с мультиметодами станут видны недостатки модели передачи управления в OOP и OOP-инкапсуляции вообще. После изучения параметрического полиморфизма станут видны ограничения «inclusion полиморфизма» (того самого, который входит в знаменитую OOP-тройку «полиморфизм, инкапсуляция, абстракция»).
   

   Знание слабых сторон ежедневно используемых инструментов, безусловно, позволит использовать их более эффективно.

2. Чтобы повысить свою производительность. Многочисленные статьи утверждают, что использование функциональных языков способно увеличить скорость написание программ, уменьшить время на отладку и т.п. Впрочем, сложно верить статьям, хочется примеров из реальной жизни.
   

   Взгляните на перечень языков, которыми пользовались победители соревнований ICFPC, в рамках которых необходимо за три дня реализовать довольно объемную алгоритмически сложную систему, или изучите статистику, собранную Project Euler. Вы обнаружите, что существенная часть тех, кто выступил лучше всех (или попал в верхние 20%) использовала тот или иной язык функционального программирования.
   

   Причем, если авторов ICFPC еще можно при желании заподозрить в предвзятом отношении к участникам, использовавшим функциональные языки, то projecteuler.net должны быть в этом смысле вне подозрений.

3. Чтобы понять, как можно связать программирование и математику. Наконец-то можно будет получить ответ на вопрос, зачем вообще придумали эти чертовы частично-рекурсивные функции и лямбда-исчисление, или — о ужас — теорию категорий. Более того — окажется, что эта- и бета-редукции — это мощный инструмент оптимизации программ, а теория категорий помогает писать generic код.
4. Чтобы поглубже узнать то, что вы уже наверняка и так использовали (хотя бы раз). Многие принципы и инструменты, впервые появившиеся в функциональных языках, рано или поздно просачиваются в mainstream языки и получают широкое распространение. Примерами могут служить функции «map» и «filter» («grep») в perl и python, list comprehensions в python, анонимные функции в этих же языках или анонимные методы в Java, весь язык XSLT целиком (хотя тех, кто придумал его синтаксис, убить мало), новомодный механизм LINQ и многое другое.
   
5. Чтобы быть в курсе новинок в области языков программирования. В настоящее время в мире ведутся интенсивные исследования в области теории языков программирования.
   

   Практическая реализация результатов этих исследований происходит в виде расширения одного из существующих функциональных языков, поскольку функциональное программирование органично вытекает из теории вычислений, мат. логики и прочих математических дисциплин.
   

   Примерами могут служить currying, монады, software transactional memory, polymorphic variants, функции-как-процессы, их автоматическая миграция и прозрачное масштабирование runtime. К сожалению, я отступаю от своего собственного правила, и даю ссылки на «что», без объяснения «зачем», т.к. тут материала еще на 10 статей.

PS

Традиционно те, кто впервые сталкивается с FP, одним из первых задают вопрос: «ну хорошо, если все так замечательно, то где серьезный софт, написаный на этих языках?». Почти наверняка это вопрос возникнет и у читателей этой статьи, и лучше ответить на него сразу:

• на Erlang написан Jabber server ejabberd, который используется, в частности, на серверах jabber.kiev.ua и jabber.ru
• на OCaml написан один из самых функциональных P2P клиентов mldonkey
• на Haskell написана распределенная система контроля версий darcs

UPD:

Дополнения и исправления по материалам присланых комментариев:

• Тот полиморфизм, который в OOP — это inclusion polymorphism. А ad-hoc — это из процедурного стиля. Fixed.
  
• Вместо альфа-редукции следует читать эта-редукции. Fixed.
  

Дополнительный списко примеров real-world софта на ФЯ:

• Единственная уже работающая реализация perl6 сделана на Haskell: pugs
  
• Haskell используется для финансовой аналитики в Credit Suisse: статья
  
• Galois Connectios разрабатывает на Haskell и OCaml инстументы и приложения в области криптографии и информационной безопасности
  

Надеюсь, что вы вынесли для себя из этой статьи что-то полезное. Я буду рад услышать ответную реакцию (в виде комментариев или писем на [email protected]). Если статья вызовет интерес — возможно, на DOU появится постоянный раздел, посвященный FP.

Все про українське ІТ в телеграмі — підписуйтеся на канал DOU