编程范式

简介

• 简介
• 串一串编程范式
• 多范式编程
• 符号式编程

串一串编程范式

架构整洁之道, 看这一篇就够了！

架构是软件系统的一部分，所以要明白架构的价值，首先要明确软件系统的价值。软件系统的价值有两方面，行为价值和架构价值。

1. 行为价值是软件的核心价值，包括需求的实现，以及可用性保障（功能性 bug 、性能、稳定性）。这几乎占据了我们90%的工作内容，支撑业务先赢是我们工程师的首要责任。如果业务是明确的、稳定的，架构的价值就可以忽略不计，但业务通常是不明确的、飞速发展的，这时架构就无比重要，因为架构的价值就是让我们的软件（Software）更软（Soft）。

2. 架构价值

   1. 当需求变更时，所需的软件变更必须简单方便。
   2. 变更实施的难度应该和变更的范畴（scope）成等比，而与变更的具体形状（shape）无关。

实现行为价值的需求通常是 PD 提出的，都比较紧急，但并不总是特别重要；架构价值的工作内容，通常是开发同学提出的，都很重要但基本不是很紧急，短期内不做也死不了。我们开发同学，在低头敲代码之前，一定要把杂糅在一起的“重要且紧急”和“不重要但紧急”分开，把我们架构工作（“重要但不紧急”）插进去。

其实所谓架构就是限制，限制源码放在哪里、限制依赖、限制通信的方式，但这些限制比较上层。编程范式是最基础的限制，它限制我们的控制流和数据流：结构化编程限制了控制权的直接转移（限制了goto语句），面向对象编程限制了控制权的间接转移（限制了函数指针的使用），函数式编程限制了赋值

编程范式		描述
非结构化编程	其实就是汇编随便写	用到哪块逻辑，就 goto 到哪里执行一段代码	很难预测代码的执行结果，代码规模稍微一大，就几乎难以维护了
结构化编程	限制控制权的直接转移	就是函数调用或者 goto 语句，代码在原来的流程里不继续执行了，转而去执行别的代码，并且你指明了执行什么代码。	限制goto语句
面向对象编程	限制控制权的间接转移	就是代码在原来的流程里不继续执行了，转而去执行别的代码，但具体执行了啥代码你也不知道，你只调了个函数指针或者接口。	限制函数指针
函数式编程	限制赋值	函数要保持独立，所有功能就是返回一个新的值，没有其他行为，尤其是不得修改外部变量的值

没有结构化编程，程序就无法从一块块可证伪的逻辑搭建，没有面向对象编程，跨越组件边界会是一个非常麻烦而危险的过程，而函数式编程，让组件更加高效而稳定。没有编程范式，架构设计将无从谈起。

架构工作的基本方针

1. 尽可能长时间地保留尽可能多的可选项。
2. 低层次解耦方式能解决的，不要用高层次解耦方式。

组件拆分需要在两个维度进行：按层次拆分、按变更原因拆分。

许式伟：编程范式的进化

1. 过程式编程中最核心的两个概念是结构体（自定义的类型）和过程（也叫函数）。通过结构体对数据进行组合，可以构建出任意复杂的自定义数据结构。通过过程可以抽象出任意复杂的自定义指令，复用以前的成果，简化意图的表达。但数据结构和过程的关系是非常松散的。
2. 函数式本质上是过程式编程的一种约束，它最核心的主张就是变量不可变，函数尽可能没有副作用（对于通用语言来说，所有函数都没副作用是不可能的，内部有 IO 行为的函数就有副作用）。
3. 面向对象在过程式的基础上，引入了对象（类）和对象方法（类成员函数），它主张尽可能把方法（其实就是过程）归纳到合适的对象（类）上，不主张全局函数（过程）。
   1. 封装。面向对象不主张绕过对象的使用接口侵入到对象的内部实现细节。因为这样做破坏了信息的封装，降低了类的可复用性，有一天对象的内部实现方式改变了，依赖该对象的相关代码也需要跟着调整。PS：多想想一个对象的输入输出是什么
   2. 多态。由于对象和对象方法的强关联，我们可以引入接口来抽象不同对象相同的行为（比如鸟和猪是不同的对象，但是它们有相同的方法，比如移动和吃东西）。这样（对调用方来说）不同对象就可以用相同的代码来实现类似的复杂行为，这就是多态了。PS：是不是可以认为封装和多态都是为了对调用方屏蔽变化
   3. 大家对继承褒贬不一。这件事情最完美的答案是 Go 语言给出来的：放弃继承，全面强化组合能力

《C++ Primer Plus》计算机语言要处理两个概念——数据和算法。c最初是过程性语言，意味着它强调的是编程的算法方面。OOP强调的是数据，试图让语言来满足问题的要求，理念是设计与问题的本质特性相对应的数据格式。在C++中，类是一种规范，它描述了这种新型数据格式，对象是根据这种规范构造的特定数据结构。它不是将重点放在任务上，而是放在概念上。

多范式编程

多范式编程会越来越多，是因为我们的关注点是做出好的设计，写出更容易维护的代码，所以，我们会尝试着把不同编程风格中优秀的元素放在一起。比如，我们采用面向对象来组织程序，而在每个类具体的接口设计上，采用函数式编程的风格，在具体的实现中使用结构化编程提供的控制结构。

面向对象创造性地把契约的重要性提高到了非常重要的高度，但这还远远不够。这是因为，并不是只有对象需要契约，语言设计的方方面面都需要契约。

1. 比如，代码规范约束了人的行为，是人与人的连接契约。如果面对同一种语言，大家写代码的方式很不一样，语言就可能存在很多种方言，这对达成共识十分不利。所以 Go 语言直接从语言设计上就消灭掉那些最容易发生口水的地方，让大家专注于意图的表达。PS：go 的一个设计理念就是 实现一个目的只能有一种实现方式
2. 消息传递约束了进程（这里的进程是抽象意义上的，在 Go 语言中叫 goroutine）的行为，是进程与进程的连接契约。消息传递是多核背景下流行起来的一种编程思想，其核心主张是：尽可能用消息传递来取代共享内存，从而尽可能避免显式的锁，降低编程负担。PS：虽然本质都是共享内存，但并发处理的方式统一了。

符号式编程

命令式编程

def add(a,b):
    return a + b
def fancy_func(a,b,c,d):
    e = add(a,b)
    f = add(c,d)
    g = add(e,f)
    return g
print(fancy_func(1,2,3,4))

对应的符号式编程

def add_str():
    return '''
    def add(a,b):
        return a + b
    '''
def fancy_func_str():
    return '''
    def fancy_func(a,b,c,d):
        e = add(a,b)
        f = add(c,d)
        g = add(e,f)
        return g
    '''
def evoke_str():
    return add_str() + fancy_func_str() + '''
    print(fancy_func(1,2,3,4))
    '''
prog = evoke_str()
y = compile(prog,'','exec')
exec(y)

定义的三个函数以字符串形式返回计算流程，最后通过compile 编译完整的计算流程并执行，由于编译器能够完整的获取整个程序，因此有更多空间优化计算。