Анализ эффективности функционального программирования на языке F# для многоядерных процессоров - Программирование, компьютеры и кибернетика дипломная работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Анализ эффективности функционального программирования на языке F# для многоядерных процессоров

Анализ существующих функциональных языков: история, семейства, преимущества. Анализ эффективности параллельного программирования для задачи обработки графического представления фрактальных функций. Программа умножения матриц, обработки изображения.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет радиофизики и электроники
Кафедра информатики и компьютерных систем
Анализ эффективности функционального программирования на языке F# для многоядерных процессоров
В настоящее время разработка и использование сложных программных систем невозможно без учета существующей тенденции увеличения ядер в процессорах. Вследствие этого возникает необходимость в инструментах для параллельного программирования, которые бы обеспечили быструю и качественную разработку программного обеспечения. Повсеместно использующийся объектно-ориентированный подход затрудняет написание параллельных программ, поэтому в последнее время растет интерес к парадигме функционального программирования и оно начинает интенсивнее использоваться в индустрии разработки программного обеспечения. В частности корпорация Microsoft включила в состав своей последний среды разработки Visual Studio 2010 функциональный язык F#, много функциональных возможностей добавилось в язык C#, включая функциональное ядро LINQ.
Определение эффективности главной концепции мультипарадигменного языка F# - функционального программирования.
Исследование эффективности параллельного программирования на функциональном языке F#.
Для реализации целей была поставлена задача по сравнению эффективности программирования на различных .NET языках (С++, С#, F#) на примере оконного приложения, реализующего графическую обработку изображения недетерминированного фрактала - множества Мандельброта. Построение данного множества является стандартной задачей для анализа параллельных возможностей языка. В качестве критерия эффективности будет выступать скорость работы программ, в качестве дополнительных критериев - удобство написания и повторного использования кода, его безопасность.
1. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ F#
1.1 Анализ существующих функциональных языков
язык программирование функция матрица
Время появления теоретических работ, которые обосновывают функциональный подход, относится к 20-м - 30-м годам XX столетия.
Истоки математических основ функционального подхода к программированию следует искать в ранних работах М. Шенфинкеля (Moses Schцnfinkel), которые, нужно отметить, малоизвестны, т.к. довольно далеки по времени от работ, непосредственно связанных с функциональным подходом. Еще в 1924 году он разработал простую (simple) теорию функций, которая фактически являлась исчислением объектов-функций и предвосхитила появление лямбда-исчисления.
Затем, в 1934 году, А. Черч (Alonso Church) предложил лямбда-исчисление и применил его для исследования теории множеств. Не вызывает сомнений тот факт, что разработанная им теория конечных последовательностей в форме исчисления лямбда-конверсий положила начало математическому исчислению, формализующему понятие функции. Вклад ученого был настолько фундаментальным, что теория до сих пор называется лямбда-исчислением и часто именуется в литературе лямбда-исчислением Черча.
Дальнейшее развитие функциональный подход получает в работах, посвященных типизированному лямбда-исчислению, согласно которым аргументам функций и самим функциям можно назначать (или, иначе, приписывать) тот или иной тип. Типизация существенно увеличивает вычислительную стройность и значимость любой математической формализации, и, естественно, без нее немыслимы современные языки программирования.
Теорию и практику программирования существенно обогатило моделирование среды вычислений в форме абстрактной машины, построенной на основе категориальной комбинаторной логики, созданной Х. Карри (Haskell B. Curry). В 1940 году он предложил теорию функций без переменных (иначе называемых комбинаторами), известную в настоящее время как комбинаторная логика. Эта теория является развитием лямбда-исчисления и представляет собой формальный язык, аналогичный языку функционального программирования и позволяющий более наглядно моделировать вычисления в среде абстрактных машин, в значительной мере схожих с виртуальной машиной .NET.
В 50-х годах XX столетия появилась первая реализация функционального языка программирования в виде языка LISP. Он был предложен Джоном Мак-Карти (John McCarthy) в качестве средства исследования границ применимости компьютеров, в частности, методом решения задач искусственного интеллекта. Лисп послужил эффективным инструментом экспериментальной поддержки теории программирования и развития сферы его применения.
Позднее, уже в 60-х г.г. Р. Хиндли (Roger Hindley) разработал выводимость типов (type inference), т.е. возможность неявно определить тип выражения, исходя из типов выражений, которые его окружают. Именно эта возможность широко используется в современных языках программирования, таких как SML и Haskell.
Также в 60-х г.г. П. Лендин (Peter Landin) создал первую абстрактную машину на основе расширенного лямбда-исчисления. Машина получила название SECD и формализовала вычисления на языке программирования ISWIM (If you See What I Mean), который впоследствии стал прообразом языка функционального программирования ML.
Наконец, в 70-х г.г. Р. Милнер (Robin Milner) создал полиморфную систему типизации для языка функционального программирования ML, которая вместе с развернутым описанием того же автора положила начало стандартизации этого языка программирования. В 1971 г теория решеток Д. Скотта (Dana S. Scott) стала основой для моделирования вычисления значения функции (или семантики) языка программирования [1].
Функциональный подход породил целое семейство языков, родоначальником которых, как уже отмечалось, стал язык программирования LISP. Позднее, в 70-х годах, был разработан первоначальный вариант языка ML, который впоследствии развился, в SML, а также ряд других языков, из которых, пожалуй, самым «молодым» является созданный совсем недавно - в 2006 году мультипарадигменный язык Nemerle.
Рассмотрим эволюцию языков программирования, развивающихся в рамках функционального подхода, в частности семейства Lisp, ML, Haskell.
1.2 Семейства функциональных языков
Ранние языки функционального программирования, которые берут свое начало от классического языка LISP (LISt Processing; современное написание: Lisp). Традиционный Лисп имеет динамическую систему типов. Язык является функциональным, но многие поздние версии обладают также чертами императивности, к тому же, имея полноценные средства символьной обработки становится возможным реализовать объектно-ориентированность, примером такой реализации является платформа CLOS.
Основной механизм языка Лисп -- инкапсулированная в список определяющая голова списка и подключённый к ней хвост списка, который рекурсивно также может быть списком. Любая программа на языке Лисп состоит из последовательности выражений (форм). Результат работы программы состоит в вычислении этих выражений. Все выражения записываются в виде списков -- одной из основных структур Лиспа, поэтому они могут легко быть созданы посредством самого языка. Это позволяет создавать программы, изменяющие другие программы или макросы, позволяющие существенно расширить возможности языка.
Одной из необычных особенностей семейства языков Лисп является возможность использования макросов для создания встроенного предметно-ориентированного языка программирования. Обычно, в большом количестве проектов, написанных на языке Лисп, модуль может быть написан на множестве подобных миниязыков, то есть, один может использовать SQL-диалект языка Лисп, а другой может быть написан на диалекте, ориентированном на графический интерфейс пользователя или вывод на принтер и т. д. [3].
Первые области применения языка Лисп были связаны с символьной обработкой данных и процессами принятия решений. Наиболее популярный сегодня диалект Common Lisp является универсальным языком программирования. Он широко используется в самых разных проектах: Интернет-серверы и службы, серверы приложений и клиенты, взаимодействующие с реляционными и объектными базами данных, научные расчёты и игровые программы.
Одно из направлений использования языка Lisp -- его использование в качестве скриптового языка, автоматизирующего работу в ряде прикладных программ:
Lisp используется как язык сценариев в САПР AutoCAD (диалект AutoLISP);
его диалект -- SKILL -- используется для написания скриптов в САПР Virtuoso Platform компании Cadence Design Systems;
Lisp является одним из базовых средств текстового редактора Emacs (диалект EmacsLISP);
Lisp используется как язык сценариев в издательском программном обеспечении Interleaf/Quicksilver (диалект Interleaf Lisp);
в оконном менеджере Sawfish применяется специальный диалект Лиспа Rep, который в значительной степени повторяет диалект Лиспа от Emacs;
диалект Scheme используется в качестве одного из скриптовых языков в графическом процессоре Gimp;
диалект GOAL используется для высокодинамичных трёхмерных игр;
Lisp может использоваться для написания скриптов в аудиоредакторе Audacity [4].
ML (Meta Language) -- семейство строгих языков функционального программирования с развитой полиморфной системой типов и параметризуемыми модулями. Подобная система типов была раньше предложена Роджером Хиндли в 1969 году и сейчас часто называется системой Хиндли-Милнера. Не является чистым функциональным языком, так как он включает и императивные инструкции.
В основе строгой и статической системы типов языка лежит лямбда-исчисление, к которому добавлена строгая типизация. Строгая система типов делает возможности для оптимизации, поэтому вскоре появляется компилятор языка. В системе типов Хиндли-Милнера ограниченно полиморфная система типов, где большинство типов выражений может быть выведено автоматически. Это дает возможность программисту не описывать явно типы функций, но сохранить строгий контроль типов.
ML является интерактивным языком. Каждое введенное предложение анализируется, компилируется и исполняется, и значение, полученное в результате исполнения предложения, вместе с его типом выдается пользователю
ML имеет полиморфную систему типов. Каждое допустимое предложение языка обладает однозначно определяемой наиболее общей типизацией, которая определяет контексты, в которых предложение может быть использовано.
ML поддерживает абстрактные типы данных. Абстрактные типы весьма полезный механизм в модульном программировании. Новые типы данных могут быть определены вместе с набором операций над значениями этих типов в ML области действия идентификаторов определяются статически. Смысл всех идентификаторов в программе определяется статически, что позволяет создавать более модульные и более эффективные программы
ML содержит надежно типизированный механизм обработки исключительных событий
ML содержит средства разбиения программ на модули, обеспечивающие возможность разработки больших программ по частям [5].
В середине 80-х годов ML распался на два диалекта, которые в данный момент обычно рассматривают как различнные языки: Objective CaML и Standard ML.
Язык CaML поддерживает функциональную, императивную и объектно-ориентированную парадигмы программирования. Был разработан в 1985 году во французском институте INRIA, который занимается исследованиями в области информатики. Самый распространённый в практической работе диалект языка ML. Его реализация содержит много возможностей, не имеющих прямого отношения к функциональному подходу, но необходимых для практического языка программирования:
Компилятор в байт-код (генерирует компактный и достаточно эффективный код)
Компилятор в машинный код для многих платформ (в том числе x86, SPARC, Alpha etc.). Порождаемый транслятором код обладает эффективностью сравнимой с С ( различие в скорости как правило от двукратного проигрыша до 3-кратного выигрыша - последнее имеет место за счет более эффективной работы с кучей).
Как нативный (native), так и байт-код порождаются в виде исполняемого файла.
Текстовый отладчик (с функциональностью близкой к GNU Debugger)
Генераторы лексических и синтаксических анализаторов (OCamlLex, OCamlYacc) [6].
К достоинствам языка относят строгую типизацию, развитую систему модулей, автоматическую сборку мусора, эффективность, кроссплатформенность.
Standard ML -- модульный функциональный язык программирования общего назначения.
По сравнению с ранними функциональными языками, SML обладает рядом несомненных достоинств. К ним, в первую очередь, относятся:
безопасность программного кода, т.е. гарантия отсутствия переполнения памяти (в случае корректно написанной программы) и, соответственно, защиты от потенциальной неустойчивости работы системы посредством искусственного создания этого переполнения;
статическая типизация: все ошибки несоответствия типов выявляются уже на стадии контроля соответствия типов в ходе трансляции (а не во время выполнения программы, как в LISP и Scheme);
выводимость типов (нет необходимости явно указывать тип каждого выражения, при этом результирующий программный код становится более удобочитаемым, его легче хранить и повторно использовать).
К числу других преимуществ языка функционального программирования SML следует отнести параметрический полиморфизм (возможность обрабатывать аргументы абстрактного типа). При этом трудозатраты на разработку программного обеспечения сокращаются за счет универсальности разрабатываемых функций (скажем, становится возможным написать унифицированную функцию для упорядочения по возрастанию элементов списка, которая сможет упорядочивать и список из целочисленных элементов, и список из символьных строк).
Еще одним мощным средством, облегчающих символьную обработку (в частности, декомпозицию и верификацию программ), является механизм сопоставления с образцом.
Построение программ из модулей способствует разделению интерфейсной части (описательной части) и реализации (содержательной части) функций, что обеспечивает унификацию и сокращает время создания сложных программных проектов, облегчая тестирование на соответствие спецификациям заказчика.
Обработка исключительных ситуаций, которые описывают ход выполнения программы в случае возникновения тех или иных относительно редких событий, а также теоретически интересного механизма продолжений, создают возможность реализации программных систем, взаимодействующих с пользователем в реальном времени.
Из последних реализаций нужно отметить мультипарадигменный язык Nemerle, который в функциональном подходе будет родственен языкам семейства ML, включая их особенности:
сопоставление с образцом (pattern matching);
Вдобавок к императивным и функциональным парадигмам, Nemerle обладает мощной системой макросов, которые предоставляют пользователю возможность добавлять новые конструкции в язык и описывать решение задач в декларативном стиле с помощью создания собственных предметно-ориентированных языков программирования (DSL).
Типобезопасные «гигиеничные» макросы и квазицитирование c возможностью расширения синтаксиса.
Наличие локальных функций (лексических замыканий). Функция является полноправным объектом, то есть может быть сохранена в переменной, передана в качестве аргумента в другую функцию или возвращена из функции.
Гарантированная оптимизация хвостовой рекурсии, то есть хвостовая рекурсия всегда заменяется циклом при компиляции.
Выведение типов. В частности, возможно выведение типов локальных переменных и выведение сигнатуры локальных функций.
Отсутствие четкой границы между инструкцией (statement) и выражением (expression). «Everything is expression». Например, условный оператор может находиться внутри арифметического выражения. Нет необходимости в инструкциях return, break, continue.
Алгебраические типы данных, кортежи и сопоставление с образцом.
Упрощенный синтаксис работы со списками. Списочные литералы.
Частичное применение операторов и функций -- простая генерация обёртки некоторой функции, в которой часть параметров подставлена заранее, а часть передаётся непосредственно при вызове функции.
Основные недостатки -- сложность синтаксиса, непривычность принятых соглашений и ограничений, практическая невозможность макротрансформаций.
Язык Hope появился в 70х годах в Эдинбургском Университете. Hope является первым языком, в котором появились отложенные вычисления и алгебраические типы, но в нем отсутствует возможность неявного объявления типов. В последующих версиях языка добавилась поддержка отложенных вычислений[7]. Язык является важным этапом в жизни функционального программирования, он послужил основой для таких языков как Miranda и Haskell, но сам распространения не получил.
Язык Miranda был разработан в 1985 году, он стал первым коммерчески поддерживаемым чисто функциональным языком программирования. Его чистая функциональность обеспечивает отсутствие побочных эффектов, так как в языке нет состояния, нет переменных. Выделим также другие особенности языка:
Miranda поддерживает функции в качестве данных.
Miranda является «ленивым» (нестрогим) языком, поддерживаются нестрогие функции и бесконечные размерности.
Реализованы генераторы списков (list comprehensions), т.е. создание списков при помощи математических выражений.
В основе языка лежит полиморфная строгая типизация.
Программа на языке Miranda является набором уравнений, которые описывают разнообразные математические функции и алгебраические типы данных. Важным здесь является слово «набор» - порядок вычисления уравнений, в общем, не определен, и до их вычисления не нужно объявлять каких либо сущностей.
Так как при синтаксическом анализе программы используется интеллектуальный разбор, редко появляется необходимость использовать скобки или другие ограничители при ее написании. Также в Miranda не нужно описывать типы при объявлении переменных так как в языке присутствует система вывода типов. В языке существует лишь несколько встроенных типов:
числа (целые неограниченной размерности и числа с плавающей точкой двойной точности)
Miranda была относительно популярна в 1980-х годах, но оставалась проприетарным программным обеспечением. Это затрудняло развитие и исследования возможностей ленивого функционального программирования, поэтому буквально за пару лет появилось более десятка схожих языков. Чтобы объединить усилия разных разработчиков, в 1987 г. на конференции по функциональным языкам программирования и компьютерной архитектуре в Орегоне (FPCA'87) было решено создать комитет для разработки открытого стандарта.
В 1990 г. была предложена первая версия языка Haskell 1.0. В дальнейшем работа комитета продолжилась, и в 1999 г. был опубликован «The Haskell 98 Report», который стал стабильным стандартом языка на много лет. Язык, однако, продолжал бурно развиваться, компилятор GHC (Glasgow Haskell Compiler) был фактическим стандартом в отношении новых возможностей. Последняя версия языка -- Haskell 2010 -- была объявлена в конце 2009 г, но последней «значительной» версией (стандартом) остаётся Haskell 98 [9].
Haskell является чисто функциональным языком программирования общего назначения, который включает много последних инноваций в разработке языков программирования. Haskell обеспечивает функции высокого порядка, нестрогую семантику, статическую полиморфную типизацию, определяемые пользователем алгебраические типы данных, сопоставление с образцом, описание списков, модульную систему, монадическую систему ввода - вывода и богатый набор примитивных типов данных, включая списки, массивы, целые числа произвольной и фиксированной точности и числа с плавающей точкой. Haskell является и кульминацией, и кристаллизацией многих лет исследования нестрогих функциональных языков [10].
В качестве основных характеристик языка Haskell можно выделить следующие:
возможность использования лямбда-абстракции;
недопустимость побочных эффектов (чистота языка);
ленивые вычисления (lazy evaluation);
сопоставление с образцом, функциональные образцы (pattern matching);
параметрический полиморфизм (в т.ч. абстрагирование от конструктора типа) и полиморфизм классов типов;
автоматическое выведение типов (основано на модели типизации Хиндли -- Милнера);
абстрактные типы данных (инкапсуляция);
генераторы списков (list comprehensions);
охраняющие выражения (guards) -- выражения, которые предназначены для ограничения вычислительных процессов и направления их по определённому направлению в зависимости от условия охраны[11];
возможность писать программы с побочными эффектами без нарушения парадигмы функционального программирования с помощью монад;
возможность интеграции с программами, реализованными на императивных языках программирования посредством открытых интерфейсов (стандартное расширение языка Foreign Function Interface);
Среди возможностей компилятора GHC нужно отметить три варианта компиляции: непосредственно в машинные коды целевой архитектуры, компиляция через промежуточный код на языке C или C--, компиляция в язык LLVM (Low Level Virtual Machine).
Со времени принятия последнего стандарта языка (Haskell98) прошло много времени, и с тех пор ведущие реализации языка (ghc и hugs) были расширены множеством дополнительных возможностей:
Полиморфизм 2-го и высших рангов (rank-2 and rank-N polymorphism)
Функциональные зависимости (FD, functional dependencies)
В 2009 году сформировалась концепция Haskell Platform -- стандартного дистрибутива языка, включающего кроме компилятора (GHC), также дополнительный инструментарий (систему сборки и развёртывания пакетов Cabal) и набор популярных библиотек. Сейчас Haskell Platform -- это рекомендованный базовый дистрибутив для разработчиков. Готовые сборки Haskell Platform доступны для Windows, MacOS X и ряда дистрибутивов Linux.
Развитием ранних языков программирования стали языки функционального программирования с сильной типизацией, характерным примером которых является классический ML, и далее, его прямой потомок, SML. В языках с сильной типизацией каждая конструкция (или выражение) должно иметь тип. При этом в более поздних языках функционального программирования, однако, нет необходимости явного приписывания типа, и типы изначально неопределенных выражений могут выводиться (до запуска программы), исходя из типов связанных с ними выражений.
Следующим шагом в развитии языков функционального программирования стала поддержка полиморфных функций, т.е. функций с параметрическими аргументами (аналогами математической функции с параметрами). В частности, полиморфизм поддерживается в языках SML, Miranda и Haskell.
На современном этапе развития возникли языки функционального программирования «нового поколения» со следующими расширенными возможностями: сопоставление с образцом (Scheme, F#, Nemerle), параметрический полиморфизм (SML) и так называемые «ленивые» (по мере необходимости) вычисления (Haskell, Miranda, F#,)[12].
1. 3 Преимущества функционального программирования
Важным преимуществом реализации языков функционального программирования является автоматизированное динамическое распределение памяти компьютера для хранения данных. При этом программист избавляется от рутинной необходимости контролировать данные, а при необходимости может запустить функцию «сборки мусора» - очистки памяти от тех данных, которые больше не потребуются программе.
Сложные программы при функциональном подходе строятся посредством агрегирования функций. При этом текст программы представляет собой функцию, некоторые аргументы которой можно также рассматривать как функции. Таким образом, повторное использование кода сводится к вызову ранее описанной функции, структура которой, в отличие от процедуры императивного языка, прозрачна математически.
Типы отдельных функций, используемых в функциональных языках, могут быть переменными. При таком подходе обеспечивается возможность обработки разнородных данных (например, упорядочение элементов списка по возрастанию для целых чисел, отдельных символов и строк) или полиморфизм. Таким образом, при создании программ на функциональных языках программист сосредотачивается на предметной области и в меньшей степени заботится о рутинных операциях (обеспечении правильного с точки зрения компьютера представления данных и т.д.).
Поскольку функция является естественным формализмом для языков функционального программирования, реализация различных аспектов программирования, связанных с функциями, существенно упрощается. Интуитивно прозрачным становится написание рекурсивных функций, т.е. функций, вызывающих самих себя в качестве аргумента. Естественной становится и реализация обработки рекурсивных структур данных.
Благодаря реализации механизма сопоставления с образцом, такие языки функционального программирования как ML и Haskell весьма хорошо применимы для символьной обработки.
Близость к математической формализации и изначальная функциональная ориентированность являются причиной следующих преимуществ функционального подхода:
простота тестирования и верификации программного кода на основе возможности построения строгого математического доказательства корректности программ;
унификация представления программы и данных (данные могут быть инкапсулированы в программу как аргументы функций, означивание или вычисление значения функции может производиться по мере необходимости);
безопасная типизация: недопустимые операции над данными исключены;
динамическая типизация: возможно обнаружение ошибок типизации во время выполнения;
независимость программной реализации от машинного представления данных и системной архитектуры программы (программист концентрирует внимание на деталях реализации, а не особенностях машинного представления данных).
Основной особенностью функционального программирования, определяющей как преимущества, так и недостатки данной парадигмы, является то, что в ней реализуется модель вычислений без состояний. Если императивная программа на любом этапе исполнения имеет состояние, то есть совокупность значений всех переменных, и производит побочные эффекты, то чисто функциональная программа ни целиком, ни частями состояния не имеет и побочных эффектов не производит. То, что в императивных языках делается путём присваивания значений переменным, в функциональных достигается путём передачи выражений в параметры функций. Непосредственным следствием становится то, что чисто функциональная программа не может изменять уже имеющиеся у неё данные, а может лишь порождать новые путём копирования и/или расширения старых. Следствием того же является отказ от циклов в пользу рекурсии.
Привлекательная сторона вычислений без состояний -- повышение надёжности кода за счёт чёткой структуризации и отсутствия необходимости отслеживания побочных эффектов. Любая функция работает только с локальными данными и работает с ними всегда одинаково, независимо от того, где, как и при каких обстоятельствах она вызывается. Невозможность мутации данных при пользовании ими в разных местах программы исключает появление труднообнаруживаемых ошибок (таких, например, как случайное присваивание неверного значения глобальной переменной в императивной программе).
Поскольку функция в функциональном программировании не может порождать побочные эффекты, менять объекты нельзя как внутри области видимости, так и снаружи (в отличие от императивных программ, где одна функция может установить какую-нибудь внешнюю переменную, считываемую второй функцией). Единственным эффектом от вычисления функции является возвращаемый ей результат, и единственный фактор, оказывающий влияние на результат -- это значения аргументов.
Таким образом имеется возможность протестировать каждую функцию в программе, просто вычислив её от различных наборов значений аргументов. При этом можно не беспокоиться ни о вызове функций в правильном порядке, ни о правильном формировании внешнего состояния. Если любая функция в программе проходит модульные тесты, то можно быть уверенным в качестве всей программы. В императивных программах проверка возвращаемого значения функции недостаточна: функция может модифицировать внешнее состояние, которое тоже нужно проверять, чего не нужно делать в функциональных программах[13].
Традиционно упоминаемой положительной особенностью функционального программирования является то, что оно позволяет описывать программу в так называемом «декларативном» виде, когда жесткая последовательность выполнения многих операций, необходимых для вычисления результата, в явном виде не задаётся, а формируется автоматически в процессе вычисления функций. Это обстоятельство, а также отсутствие состояний даёт возможность применять к функциональным программам достаточно сложные методы автоматической оптимизации.
Ещё одним преимуществом функциональных программ является то, что они предоставляют широчайшие возможности для автоматического распараллеливания вычислений. Поскольку отсутствие побочных эффектов гарантировано, в любом вызове функции всегда допустимо параллельное вычисление двух различных параметров -- порядок их вычисления не может оказать влияния на результат вызова.
Естественно, языки функционального программирования не лишены и некоторых недостатков.
Часто к ним относят нелинейную структуру программы и относительно невысокую эффективность реализации. Второй недостаток постепенно исправляется с новыми версиями компиляторов. Тем не менее, программирование с использованием математического понятия функции вызывает некоторые трудности, поэтому функциональные языки, в той или иной степени предоставляют и императивные возможности [2].
Отсутствие присваиваний и замена их на порождение новых данных приводят к необходимости постоянного выделения и автоматического освобождения памяти, поэтому в системе исполнения функциональной программы обязательным компонентом становится высокоэффективный сборщик мусора.
Для преодоления недостатков функциональных программ уже первые языки функционального программирования включали не только чисто функциональные средства, но и механизмы императивного программирования (присваивание, цикл)[14].
В качестве обобщения сравним функциональный и императивный подходы к программированию.
Нужно понимать, что принципы функционального программирования формулировались специально для поддержки функционального, декларативного подхода к решению проблем. Напро
Анализ эффективности функционального программирования на языке F# для многоядерных процессоров дипломная работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Чеченское Сочинение 5 Класс
Курсовая Работа На Тему Ідентифікація У Сучасній Соціології
Заказать Кандидатскую Диссертацию
Контрольная работа по теме Правонарушение: понятие, признаки, состав, виды
Реферат: Аналіз сучасного стану економічної співпраці України з західноєвропейськими державами і розробка шляхів її поширення
Курсовая Работа На Тему Психология Самосознания
Ответ на вопрос по теме Инвестиционное право РФ (Шпаргалка)
Дипломная работа по теме Учет основных средств по материалам 'МУЖКП Ливенскоко района'
Сочинение: Странная любовь к Родине в лирике М.Ю.Лермонтова
Лекция по теме Бюрократические и адаптивные организационные структуры управления
Реферат: Коммерческие банки и виды банковских операций
Метод Бухгалтерского Учета Курсовая
Контрольная Работа По Химии 10 Класс
Курсовая работа по теме Дослідження сировинних матеріалів для виробництва халви
Курсовая работа: Модуль ввода-вывода информации системы цифровой рентгенографии
Возможно Равенство Это Право Эссе
Реферат: Гігієна шкіри Перша допомога при обмороженнях і опіках
Курсовая Работа На Тему Розробка Технічного Процесу Виготовлення Деталі Корпус Компресора
Реферат: Загальна соціально-економічна характеристика країн Західної Європи
Реферат: Вокалотерапия при оказании психологической помощи
Анализ баланса - Менеджмент и трудовые отношения контрольная работа
Основные теории процесса эволюции человека - Биология и естествознание реферат
Пути повышения эффективности системы закупок материально-технических ресурсов ОАО "ДГК" - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа