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コンピュータサイエンスにおいて、関数レベルプログラミングとは、ジョン・バッカスがプログラムを数学的オブジェクトとして研究した際に特定した2 つの対照的なプログラミングパラダイムの 1 つを指します。もう 1 つは値レベルプログラミングです。
1977年のチューリング賞講演で、バッカスはプログラミング言語の設計において異なる哲学に切り替える必要があると考えていたことを述べた。[1]
プログラミング言語は問題を抱えているようです。後続の各言語は、少し整理しながら、先行言語のすべての機能に加えて、さらにいくつかの機能を取り入れています。[...] 新しい言語はどれも、新しくて流行の機能を主張していますが... 実際のところ、プログラミングを安価にしたり、信頼性を高めたりして、作成コストや使用方法の習得コストを正当化できる言語はほとんどありません。
彼は、関数レベルのプログラミング スタイルを特にサポートする 最初のプログラミング言語としてFP を設計しました。
関数レベルのプログラムは変数フリーです(ポイントフリープログラミングを参照)。これは、値レベルの定義では必須であるプログラム変数が関数レベルのプログラムでは必要ないからです。
導入
関数レベルのプログラミングスタイルでは、最初に与えられたプログラムから、プログラム形成操作または関数と組み合わせることで、プログラムが直接構築されます。したがって、与えられたプログラムを値に適用して一連の値を形成し、最終的に目的の結果値になる値レベルのアプローチとは対照的に、関数レベルのアプローチでは、与えられたプログラムにプログラム形成操作を適用して一連のプログラムを形成し、最終的に目的の結果プログラムになります。
その結果、関数レベルのプログラミングアプローチは、プログラム形成操作の下でのプログラム空間の研究を促し、これらのプログラム形成操作の有用な代数的性質を導出することを目指します。関数レベルのアプローチは、プログラム空間上のプログラム形成操作の代数的性質を強調することにより、プログラムの集合を数学的空間にする可能性を提供します。
関数レベルのビューのもう 1 つの潜在的な利点は、厳密な関数のみを使用できるため、最も単純な種類のボトムアップ セマンティクスを持つことができることです。さらにもう 1 つの利点は、既存の値レベルの定義をリフトした(つまり、低い値レベルから高い関数レベルにリフトした) イメージではない関数レベルの定義が存在することです。これらの (多くの場合簡潔な) 関数レベルの定義は、値レベルでは利用できない、より強力なプログラミング スタイルを表します。
関数型プログラミングとの対比
バッカスが関数レベルのプログラミングスタイルを研究し公表したとき、彼のメッセージは、彼自身のFPとその後継であるFLではなく、伝統的な関数型プログラミングスタイルの言語を支持するものとして、ほとんど誤解されました[2]。
Backus は関数型プログラミングを応用プログラミングと呼んでいます。[説明が必要]彼の関数レベルのプログラミングは、特定の制約型です。
関数型言語との主な違いは、Backus 言語には次のような型の階層があることです。
- 原子
- 原子を原子に運ぶ関数
- 高階関数（彼はこれを「関数形式」と呼ぶ）は、1つまたは2つの関数を関数に変換する。
...そして、新しい関数を生成する唯一の方法は、固定された関数形式の 1 つを使用することです。つまり、独自の関数形式を構築することはできません (少なくとも FP 内では構築できませんが、FFP (形式 FP ) 内では構築できます)。
この制限は、FP の関数が関数形式の代数上のモジュール(組み込み関数によって生成される)であり、したがって代数的に扱いやすいことを意味します。たとえば、2 つの関数の等式に関する一般的な問題は停止問題と同等であり、決定不可能ですが、FP の 2 つの関数の等式は代数における等式にすぎず、したがって (Backus は) より簡単であると想像しています。
今日でも、ラムダ スタイル言語の多くのユーザーは、バッカスの関数レベルのアプローチを、事実上の値レベル スタイルであるラムダ スタイルの制限された変種であると誤解することがよくあります。実際、バッカスは「制限的」という非難に反対しなかったでしょう。彼は、構造化プログラミングが、単純で制限のない非構造化プログラムで利用可能なすべての制御フローの可能性の制限されたバージョンにプログラミングを制限するのと同様に、そのような制限があるからこそ、整形式の数学的空間が発生する可能性があると主張しました。
FP の値自由スタイルは、デカルト閉カテゴリの等式論理と密接に関連しています。
言語の例
標準的な関数レベルプログラミング言語はFPです。他にはFLやJ などがあります。
参照
参考文献
外部リンク
- ジョン・バッカスによる数学的オブジェクトとしての関数レベルプログラム
- 関数レベルのセマンティクスからプログラム変換と最適化へ SpringerLink ポイント 1.2 と 1.3 を参照
- 閉じた応用言語、FP と FL、John W. Backus (Publications) またはオリジナルの Programming Language Semantics and Closed Applicative Languages
- インスタンス変数、変数禁欲からの脱出