Парадигмы программирования: что это такое

Что такое парадигмы программирования: понятие, пример

Для погружения в эту непростую тему сначала дадим определение этому понятию: парадигма программирования — это набор концепций, терминов, правил и абстрактных идей, которые определяют стиль написания кода. То есть, это модель, содержащая нотации для оптимальной реализации программы.

При этом сразу стоит обратить внимание, что это понятие не тождественно языкам программирования. Языки могут быть мультипарадигменными и подчиняться не одной модели. Другими словами: это когда при кодинге на одном и том же языке —  для решения разных задач применяются наиболее подходящие для этого подходы. Получается, что много парадигмальность языка —  большой плюс, так как он позволяет переключаться между подходами, оставаясь в знакомой среде.

Более того — новые языки создаются именно на базе существующих парадигм.

Примеры парадигм программирования: идея функциональной модели базируется исключительно на применении функций, а вот объектно-ориентированное уже основано на взаимодействии классов и объектов. 

Для чего нужны парадигмы программирования: происхождение и применение

Далее рассмотрим два важных вопроса: как появились парадигмы языков программирования и зачем их стали использовать?

Делов том, что за время существования программирования, разработчиками ПО — было создано множество оптимальных по эффективности методик для решения различных задач. Далее они были отточены опытным путём и сформированы в парадигмы.

Это было сделано для облегчения работы программистов. Ведь зачастую теперь достаточно определить классификацию задачи, чтобы понять —  при помощи какой методики можно её решить наилучшим способом.

Получается, что парадигмы программирования —  можно сравнить с готовым набором инструментов, лучше всего решить поставленную задачу при разработке программы.

Соответственно —  в каждой методологии сформирован конкретный подход к применению ключевых конструкций, определены стандарты написания кода и построения архитектуры приложений для получения требуемого результата оптимальным образом.

Также использование таких готовых моделей позволяет довольно быстро преодолевать проблему отсутствия опыта в написании кода на новом языке.

Какие виды существуют: кратко об основных парадигмах программирования

Теперь поговорим про основные виды парадигм программирования, а также кратко рассмотрим — на чём базируется написание программного кода в них.

Из используемых моделей можно выделить две контрастирующие между собой:

• Императивное —  строится на последовательности логических команд для компьютерного железа, которые четко описывают алгоритмы работы ПО

• Декларативное —  не требует подробных указаний, так как представляет собой описание задачи и требуемого результата

Здесь стоит отметить, что большинство языков программирования поддерживают оба подхода к написанию исходного кода ПО, но всё же больше заточены только под одну из них.

Также есть различные подвиды, например:

• Объектно-ориентированное

• Процедурное

• Структурное

• Функциональное

• Логическое

• Обобщённое

Естественно — это далеко не все виды моделей кодинга, так как их уже создано достаточно, при этом периодически появляются новые подходы. Некоторые из них являются подвидами основных, но при этом в силу своих особенностей зачастую рассматриваются отдельно. Также многие современные парадигмы программирования достаточно часто пересекаются в некоторых аспектах (например: в наборе понятий, правил или концепций).

Так как все методы в рамках небольшой статьи рассмотреть невозможно —  для наглядности немного подробнее рассмотрим три из них, которые используются разработчиками чаще всего: это две контрастирующие (императивный и декларативный), а также обобщенный в силу его постоянно нарастающей популярности в программистской среде.

Императивная парадигма программирования: почему этот подход используется чаще всего

Здесь мы кратко рассмотрим —  что такое императивная парадигма программирования.        

Данный подход отталкивается от написания последовательности команд, которые должен выполнить процессор для выполнения программной задачи. То есть написанная таким методом программа буквально напрямую отдаёт приказания железу.

Но, несмотря на строгость концепции —  эта модель даёт разработчикам значительно больше свободы при реализации прикладного программного обеспечения. Соответственно —  она чаще применяется для решения творческих задач, особенно в которых необходимо четкое соблюдения последовательности действий.

Бывает нескольких подвидов этого подхода, которые определяются языками программирования: процедурная, структурная, аспектно- и объектно-ориентированная (которая также может быть агентно-, компонентно-, прототипно-ориентированной, а также сюда относится обобщенная модель создания кода).

Декларативная парадигма программирования: подробнее о подходе

Так как мы рассматриваем основные парадигмы программирования, необходимо обязательно описать и эту модель, ориентированную на описание задачи и ожидаемого результата.

В декларативной парадигме разработчик описывает проблему и ожидаемый результат, но не пишет никаких инструкций. В декларативном программировании отсутствуют переменные, состояние и прочие понятия, которые свойственны императивной. 

Здесь разработчику не нужно расписывать инструкции, использовать переменные, состояния и другие инструменты. Программист не думает о том, как программа будет выполнять задачу, он просто пишет, какой результат ему нужен.

Да, такой подход к созданию кода требует намного меньшего количества когда и оно значительно легче, чем императивное. Но оно абсолютно не подходит для реализации идей, где необходимо получать данные о состоянии программы в определённый момент (например: выполнено ли пользователем конкретное действие), соответственно — нет возможности указать, что программа должна реагировать.

Для наилучшего понимания ситуации, важно озвучить один нюанс. Несмотря на то, что эта модель считается контрастирующей с императивной —  её можно считать «надстройкой», так как для осуществления возможности работы декларативной сначала создаются  инструкции, без которых невозможно взаимодействие железа и ПО.

К декларативной парадигме относятся: функциональное и логическое программирование.  

Обобщённое программирование: в чём уникальность этого подхода

Эта модель относится к метапрограммированию, но одна из востребованных в данном виде. Поэтому мы рассмотрим именно её.

Суть подхода основана на алгоритмическом мышлении и обработке абстрактных описаний требований структур контейнеров, которые не привязываются к определённому типу используемых данных и позволяют работать с различными их видами, не меняя сами описания.

Поклонники развития этой модели стремятся к максимально универсальным шаблонным решениям для схожих задач, способным одинаково эффективно работать с любым типом данных (которые в данном случае будут использоваться в роли входящих параметров для контейнеров и алгоритмов).

В итоге структура алгоритма программы, была написана с использованием обобщённой модели применяется для любых типов данных, которые подходят по концепции (то есть —  по набору требований описания интерфейса и семантического поведения).

Итого

Тема, действительно очень интересная и объёмная. А о том, какие подходы к программированию использовать в той или иной ситуации можно прочитать не одну лекцию. К тому же —  это вопрос неоднозначный и вызывающий немало холиваров среди разработчиков.

Одно можно сказать с уверенностью —  с практической точки здания для эффективного решения задач при написании исходного кода ПО стоит знать особенности различных моделей в разных языках.