函数式编程与面向对象编程[关闭]

Question

到目前为止，我主要接触 OO 编程，并期待学习一门函数式语言。我的问题是：

• 什么时候选择函数式编程而不是面向对象？
• 什么是典型的问题定义，其中函数式编程是更好的选择？

Answer 1

你什么时候选择函数式编程而不是面向对象？

当您预期不同类型的软件演进时：

• 当您对事物 有一组固定的操作 时，面向对象的语言是很好的，并且随着代码的发展，您主要是添加新事物。这可以通过添加实现现有方法的新类来完成，而现有的类将被单独保留。

• 当您拥有一组固定的事物时，函数式语言是很好的，并且随着代码的发展，您主要在现有事物上添加新的操作。这可以通过添加使用现有数据类型进行计算的新函数来实现，而现有函数则不受影响。

当进化走错路时，你就会遇到问题：

• 向面向对象程序添加新操作可能需要编辑许多类定义以添加新方法。

• 向函数式程序添加新事物可能需要编辑许多函数定义以添加新案例。

这个问题已经众所周知很多年了； 1998 年，Phil Wadler dubbed it the "expression problem"。尽管一些研究人员认为表达问题可以通过 mixins 等语言特性来解决，但广泛接受的解决方案尚未成为主流。

什么是典型的问题定义，其中函数式编程是更好的选择？

函数式语言擅长以树状形式处理符号数据。一个最喜欢的例子是编译器，其中源语言和中间语言很少更改（大部分是相同的事物），但编译器编写者总是添加新的翻译和代码改进或优化（事物的新操作）。编译和翻译通常是函数式语言的“杀手级应用”。

Answer 2

您不一定要在这两种范式之间进行选择。您可以使用许多功能概念编写具有 OO 架构的软件。 FP 和 OOP 在本质上是正交的。

以 C# 为例。您可以说它主要是 OOP，但有许多 FP 概念和构造。如果您考虑 Linq，允许 Linq 存在的最重要的构造本质上是函数式的：lambda 表达式。

另一个例子，F#。您可以说它主要是 FP，但有许多 OOP 概念和构造可用。你可以定义类、抽象类、接口，处理继承。当可变性使您的代码更清晰或显着提高性能时，您甚至可以使用可变性。

许多现代语言都是多范式的。

推荐读物

由于我在同一条船上（OOP 背景，学习 FP），我建议您阅读一些我非常欣赏的读物：

• Functional Programming for Everyday .NET Development，作者：杰里米·米勒。一篇很棒的文章（虽然格式很差），展示了 C# 上 FP 的许多技术和实际的实际示例。

• Real-World Functional Programming，作者 Tomas Petricek。一本主要涉及 FP 概念的好书，试图解释它们是什么，什么时候应该使用它们。 F# 和 C# 中都有很多示例。此外，Petricek's blog 是一个很好的信息来源。

Answer 3

面向对象编程提供：

1. 封装，到
   • 控制内部状态的突变
   • 限制耦合到内部表示
2. 子类型化，允许：
   • 兼容类型的替换（多态性）
   • 一种在类之间共享实现的粗略方法（实现继承）

函数式编程，在 Haskell 甚至 Scala 中，都可以通过更通用的类型类机制进行替换。不鼓励或禁止可变内部状态。也可以实现内部表示的封装。请参阅Haskell vs OOP 进行比较。

Norman 断言“向函数式程序添加新事物可能需要编辑许多函数定义以添加新案例。”取决于功能代码使用类型类的程度。如果特定抽象数据类型的模式匹配分布在整个代码库中，您确实会遇到这个问题，但它可能是一个糟糕的设计。

已编辑在讨论类型类时删除了对隐式转换的引用。在 Scala 中，类型类使用隐式参数编码，而不是转换，尽管隐式转换是实现兼容类型替换的另一种方法。

Answer 4

1. 如果您处于高度并发的环境中，那么纯函数式编程很有用。缺乏可变状态使得并发几乎是微不足道的。请参阅 Erlang。

2. 在多范式语言中，如果可变状态的存在必须是实现细节，您可能希望对某些事物进行功能建模，因此 FP 是问题域的一个很好的模型。例如，请参阅 Python 中的列表推导或 D 编程语言中的 std.range。这些灵感来自函数式编程。