为什么 Haskell 是完全声明式的？答案

【问题标题】：Why is Haskell fully declarative?为什么 Haskell 是完全声明式的？
【发布时间】：2016-10-19 11:20:47
【问题描述】：

我不太了解命令式和声明式编程范式之间的区别。我读到 Haskell 是一种声明性语言。在某种程度上，我会说是的，但在命令式的定义方面有一些事情让我感到困扰。

当我有一个数据结构并使用 Haskell 的函数进行转换时，我实际上只是告诉了要转换的内容。所以我把数据结构作为一个函数的参数，对结果很满意。

但是如果没有真正满足我需求的功能呢？

我将开始编写一个自己的函数，该函数期望数据结构作为参数。之后，我将开始编写应该如何处理数据结构。由于我只能调用本机 Haskell 函数，我仍然使用声明性范式，对吗？但是当我开始使用“if 语句”时会发生什么。既然我要告诉程序如何从那时起做事，这难道不会结束声明性吗？

【问题讨论】：

对于它的价值，我总是发现“命令式”/“声明式”的区别也有点人为。我发现还有其他更客观的描述：Haskell 是纯粹的、惰性的和强静态类型的，在我看来，每一个都是重要的支柱。
在我理解了标题为术语的线程之后，我想我会向后倾斜并保持同样的想法......但首先我需要许可！ :P
这是我写的一篇文章，它可能会让您更好地理解代码声明性的含义。 TL;DR 是声明性代码不描述过程中的步骤，它使不变量、保证或真相声明。 medium.com/@danielt1263/…

标签： haskell declarative

【解决方案1】：

也许这是一个观点问题。在我看来，根据其他事物来定义事物并没有什么必要，因为我们总是可以用它的定义替换某些东西（只要定义是纯粹的）。也就是说，如果我们有f x = x + 1，那么我们看到f z 的任何地方都可以替换为z + 1。因此，纯函数不应真正被视为指令；它们应该被视为定义。

出于这个原因，很多 Haskell 代码被认为是声明性的。我们简单地将事物定义为其他事物的（纯）函数。

也可以在 Haskell 中编写命令式代码。有时我们真的很想说“做A，然后做B，然后做C”。这为函数应用的简单世界增加了一个新维度：我们需要一个“发生在之前”的概念。 Haskell 采用 Monad 概念来描述具有评估顺序的计算。事实证明这非常方便，因为它可以封装改变状态等效果。

【讨论】：

所以 monad 是一种 Haskell 语言功能，它实际上结束了命令式的声明方式？
@xetra11 monad 是一个可以描述顺序过程的数学概念。在 Haskell 中，它只是一个类型类，碰巧以语法糖（do notation）的形式提供了一些语言支持。
@xetra11 虽然“ends”这个词太强了——毕竟Monad 只是另一个类型类，正如 user2297560 提醒我们的那样——我们可以说 monads can 用于以声明的方式表达命令性。不过，正如 chepner 的回答所强调的那样，可以说，与实际代码相比，命令性更多地存在于我们的脑海中。

【解决方案2】：

Haskell 中没有if 语句，只有if 表达式 if a then b else c，这实际上相当于类似C 语言中的a ? b : c 或b if a else c 这样的三元表达式在 Python 中。你不能省略else，它可以在任何可以使用任意表达式的地方使用。进一步限制a 必须具有Boolean 类型，并且b 和c 必须具有相同类型。它是语法糖

case a of
  True -> b
  False -> c

不要太拘泥于“声明性”这个标签；它只是该语言支持的一种风格编程。例如，考虑阶乘函数的典型声明式定义：

fact 0 = 1
fact n = n * fact (n - 1)

这也只是你认为更重要的东西的语法糖：

fact n = case n of 
          0 -> 1
          otherwise -> n * fact (n - 1)

【讨论】：

所以你可以说它就像另一个返回“this”或“that”的函数。您能否添加一个示例，如果它离开声明性范式，它会是什么样子？我可以在这里使用伪代码。如果这个例子势在必行的话，看看 Haskell 应该允许什么是非常棒的。
@xetra11 是的，if 完全可以是一个有 3 个参数的函数，不会有什么不同。
@chepner 最后一个匹配模式的例子真的很重要吗？因为它是一个表达式：|

【解决方案3】：

坦率地说，“声明式编程”这个术语更像是一个营销术语。它意味着“指定做什么，而不是如何做”的非正式定义是模糊的，可以解释，而且绝对远离黑白界限。在实践中，它似乎适用于广泛属于函数式编程、逻辑编程或使用领域特定语言 (DSL) 类别的任何事物。

因此（我意识到这可能不符合您的问题的答案，但仍然:)），我建议您不要浪费时间去想知道某些东西是否仍然是声明性的。命令式编程、函数式编程和逻辑编程这两个术语已经更有意义了，所以也许反思一下这些术语会更有用。

【讨论】：

是的，我发现自己挖得很深，我想我不会完全满意

【解决方案4】：

声明式语言由表达式构成，而命令式语言由语句构成。

通常的解释是做什么与怎么做。你已经发现了其中的困惑。如果你这样理解，声明式使用定义（按名称），而命令式使用定义。那么什么是声明性语言？一个只命名定义的？如果是这样，那么您可以编写的唯一 Haskell 程序就是 main！

有一种声明方式和一种命令方式有分支，它直接来自定义。声明式分支是表达式，命令式分支是语句。 Haskell 有case … of …（一个表达式），C 有if (…) {…} else {…}（一个语句）。

表达式和语句有什么区别？表达式有值，而语句有效果。值和效果有什么区别？

对于表达式，有一个函数μ 将任何表达式e 映射到它的值μ(e)。这也称为语义，或含义，理想情况下是定义良好的数学对象。这种定义值的方式称为指称语义。还有其他方法。

对于语句，在语句 S 之前有一个状态 P，在语句 S 之后有一个状态 Q。 S 的效果是从 P 到 Q 的增量。这种定义效果的方式称为 Hoare 逻辑。还有其他方法。

【讨论】：

所以当使用核心语义是 preState 到 postState 的 effect 语句时，我要搬进来势在必行的情况？虽然使用表达式是一种声明方式，因为我可以自己声明结果而无需调用函数（fun x = x + 1 与使用 1 作为资源并仅声明它是2，因为这与使用前面提到的纯函数时的表达式结果相同）
如果是表达式就是声明性的。 1 + 1、fun 1 和 2 都是整数 2 的表达式。正如其他人指出的，“声明式”和“命令式”有多种用法；我的目标是提供一种具有精确含义的用途。表达式可能还有其他品质。如果表达式 E 由子表达式 M 组成，并且如果任何表示与 M 相同的值的表达式 N 可以代替 M 而不会改变 E 的含义，则 N 在 E 中是引用透明 . 换句话说，重要的是你说什么而不是你怎么说。
我希望拒绝投票要求此人发表评论。

【解决方案5】：

你不能在 Haskell 中使用“if 语句”，因为没有。您可以使用“if 表达式”

if c then a else b

但这只是像

这样的语法糖

let f True a b = a; f False a b = b in f c a b

这又是完全声明性的。

【讨论】：