聲明式編程語言提供了優(yōu)雅而強(qiáng)大的編程范式，每個程序員都應(yīng)該掌握。COMP90048主要介紹聲明式編程語言和技術(shù)。這篇文章為大家?guī)戆闹弈珷柋敬髮W(xué)COMP90048 聲明式編程。

一、什么是聲明式編程?

目前，聲明式編程是數(shù)據(jù)庫、模板和配置管理等廣泛而多樣領(lǐng)域的主流范式。

簡而言之，聲明式編程包括指示程序需要做什么，而不是告訴它如何做。在實(shí)踐中，這種方法需要提供一種特定領(lǐng)域的語言(DSL)來表達(dá)用戶的需求，并將用戶與實(shí)現(xiàn)預(yù)期最終狀態(tài)的底層結(jié)構(gòu)(循環(huán)、條件、賦值)隔離開來。

雖然這種范式比它所取代的命令式方法有了顯著的改進(jìn)，但我認(rèn)為聲明式編程有很大的局限性，我將在本文中探討這些局限性。此外，我還提出了一種雙重方法，既能抓住聲明式編程的優(yōu)點(diǎn)，又能消除其局限性。

注意：本文是我個人與聲明式工具斗爭多年的結(jié)果。我在本文中提出的許多主張并沒有得到徹底證實(shí)，有些甚至只是表面現(xiàn)象。如果要對聲明式編程進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u論，需要花費(fèi)大量的時間和精力，而且我還必須重新使用其中的許多工具;但我并不想這樣做。這篇文章的目的是與你分享我的一些想法，不帶任何偏見，并展示對我有用的東西。如果你曾在聲明式編程工具上掙扎過，你或許能找到喘息的機(jī)會和替代方案。如果你喜歡聲明式編程范式及其工具，請不要把我的話當(dāng)真。

二、聲明式編程的優(yōu)點(diǎn)

可以說，最成功的聲明式編程工具是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(RDB)。它甚至可能是第一個聲明式工具。無論如何，關(guān)系數(shù)據(jù)庫展現(xiàn)了我認(rèn)為是聲明式編程典型的兩個特性：

特定領(lǐng)域語言(DSL)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫的通用接口是一種名為結(jié)構(gòu)化查詢語言(Structured Query Language)的 DSL，通常稱為 SQL。

DSL 向用戶隱藏了底層：自從 Edgar F. Codd 發(fā)表關(guān)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的原始論文以來，人們就清楚地認(rèn)識到，這種模型的力量在于將所需的查詢與實(shí)現(xiàn)查詢的底層循環(huán)、索引和訪問路徑分離開來。

在使用 RDB 之前，大多數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都是通過命令式代碼訪問的，而命令式代碼在很大程度上依賴于記錄順序、索引和數(shù)據(jù)物理路徑等底層細(xì)節(jié)。由于這些元素會隨著時間的推移而變化，代碼經(jīng)常會因?yàn)閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的某些潛在變化而停止工作。由此產(chǎn)生的代碼很難編寫、調(diào)試、閱讀和維護(hù)。我敢斷言，這些代碼中的大部分都很可能是冗長的，充滿了眾所周知的條件、重復(fù)和微妙的、依賴于狀態(tài)的錯誤。

面對這種情況，RDB 為系統(tǒng)開發(fā)人員帶來了巨大的生產(chǎn)力飛躍?，F(xiàn)在，你擁有的不再是成千上萬行命令式代碼，而是一個定義明確的數(shù)據(jù)方案，外加數(shù)百(甚至數(shù)十)個查詢。因此，應(yīng)用程序只需處理抽象、有意義和持久的數(shù)據(jù)表示，并通過強(qiáng)大而簡單的查詢語言進(jìn)行接口。RDB 可能會將程序員以及雇用他們的公司的工作效率提高一個數(shù)量級。

雖然以上都是聲明式編程常被提及的優(yōu)點(diǎn)，但我想把它們濃縮為兩個品質(zhì)，作為我提出替代方法時的指導(dǎo)原則。

1.為特定領(lǐng)域量身定制的高級層：聲明式編程使用其適用領(lǐng)域的信息創(chuàng)建高級層。很明顯，如果我們要處理數(shù)據(jù)庫，就需要一套處理數(shù)據(jù)的操作。上述七大優(yōu)勢中的大部分都源于創(chuàng)建了一個精確針對特定問題領(lǐng)域的高級層。

2.Poka-yoke(防錯)：針對特定領(lǐng)域的高級層隱藏了實(shí)現(xiàn)過程中的必要細(xì)節(jié)。這意味著你犯的錯誤要少得多，因?yàn)橄到y(tǒng)的底層細(xì)節(jié)根本無法訪問。這種限制消除了代碼中的許多錯誤。

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