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Anders ausgedrückt:
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1.1 Reine Funktionale Programmiersprachen
2 Ein Beispiel in SML1.2 Funktionen Höherer Ordnung 1.3 Bedarfsauswertung und Strenge Auswertung 1.4 Typisierung |
Konzepte
Reine Funktionale Programmiersprachen
Reine (engl. pure) funktionale Programme können als mathematische Funktion aufgefasst werden: Ein Ausdruck hat dort während der Programmausführung immer den gleichen Wert. Es gibt keine Zustandsvariablen, die während einer Berechnung geändert werden. Man bezeichnet diese Eigenschaft als Werttreue (engl. referential transparency). Sie vereinfacht Korrektheitsbeweise von Algorithmen wesentlich. Um erwünschte Seiteneffekte (Benutzerinteraktion, Eingabe/Ausgabe-Operationen) beschreiben zu können, sind meist besondere Vorkehrungen notwendig. Die meisten funktionalen Programmiersprachen erlauben allerdings Seiteneffekte und sind nicht daher keine reinen funktionalen Programmiersprachen (Ausnahme: Haskell).Funktionen Höherer Ordnung
Man unterscheidet Funktionen erster Ordnung und Funktionen höherer Ordnung. Bei Funktionen höherer Ordnung sind Funktionen selbst Werte. Dies erlaubt es insbesondere, Funktionen als Ergebnisse oder Parameter anderer Funktionen zu verwenden. Ein typisches Beispiel ist map, um eine beliebige, übergebene Funktion f auf jedes Element einer Liste anzuwenden. Definition in Haskell:map f [] = []
map f (x:xs) = f x : map f xs
f auf das erste Listenelement x an und führt dann einen Rekursionsschritt für die restliche Liste xs durch.Bedarfsauswertung und Strenge Auswertung
Funktionale Sprachen kann man auch nach ihrer Auswertungsstrategie unterscheiden: Bei strenger Auswertung (engl. eager bzw. strict evaluation\) werden die Argumente einer Funktion ausgewertet, bevor die Funktion selbst aufgerufen wird. Dem gegenüber steht die Bedarfsauswertung (engl. lazy evaluation), bei der Argumente erst ausgewertet werden, wenn deren Wert in einer Berechnung benötigt wird. Dadurch lassen sich z.B. unendlich große Datenstrukturen (die Liste aller natürlicher Zahlen, die Liste aller Primzahlen, etc.) definieren und bestimmte Algorithmen vereinfachen sich. Manche Berechnungen lassen sich mit strenger Auswertung effizienter ausführen, was Compiler für Sprachen mit Bedarfsauswertung in der Regel berücksichtigen.
Typisierung
Weiterhin kann man funktionale Sprachen einteilen in dynamisch und statisch typisierte Sprachen, die sich dadurch ergeben, dass die Typprüfung während der Laufzeit bzw. während der Übersetzungszeit stattfinden kann. Programmiersprachen wie Haskell und SML sind statisch typisiert und unterstützen Typeninferenz (d.h. der Compiler erkennt die Datentypen automatisch). Programmiersprachen aus der Lisp-Familien sind dynamisch typisiert.
Ein Beispiel in SML
local
val pi = 3.14;
val sq = fn x => x*x;
in
val ringarea = fn (R,r) => pi*(sq R - sq r);
end;
ringarea, die die Fläche berechnet, welche zwischen den beiden konzentrischen Kreisen mit den Radien R und r liegt. Dazu werden die Konstante pi und die Hilfsfunktion sq definiert. Diese werden von ringarea dann für die Berechnung benutzt.Beispiele für funktionale Programmiersprachen