LẬP TRÌNH CHỨC NĂNG: TÍNH NĂNG, VÍ DỤ, ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM - CÔNG NGHỆ - 2026

Các lập trình chức năng tương ứng với các chương trình mẫu được dựa trên khái niệm về nêu rõ hành vi của một chương trình như một mô hình toán học chức năng chứ không phải là trình tự rõ ràng các hướng dẫn để một bộ xử lý, đó là khái niệm chính trong chương trình bắt buộc.

Ngôn ngữ chức năng nhấn mạnh các câu lệnh và điều khoản hơn là thực thi các câu lệnh. Trong lập trình này, kết quả sẽ chỉ phụ thuộc vào các tham số được truyền cho một hàm, không giống như các kiểu khác tuân theo trạng thái cục bộ hoặc toàn cục.

Sơ đồ về cách hàm ánh xạ hoạt động trong ngôn ngữ lập trình hàm Haskell. Nguồn: Bởi Pluke - Tác phẩm riêng, CC0 commons.wikimedia.org.

Tên của nó xuất phát từ các hàm toán học, là sự gán một tập hợp các đầu vào cho một tập hợp các đầu ra. Một hàm toán học không thực sự thực hiện bất kỳ công việc nào, mà là mô tả mô hình của một quá trình, giải thích thông qua công thức mà một tập hợp các đầu vào tạo ra trong một hàm.

Ý tưởng cơ bản

Nền tảng mà lập trình hàm dựa trên đó là phép tính lambda, được phát triển trong thập kỷ thứ ba của thế kỷ 20 để định nghĩa và áp dụng các hàm. LISP là ngôn ngữ lập trình đầu tiên của loại hình này, được thiết kế vào năm 1960.

Mặc dù hầu hết các ngôn ngữ lập trình bao gồm đầu vào, đầu ra và các biến bên ngoài có thể được đặt hoặc sử dụng từ bên trong các hàm, lập trình hàm tránh được điều này. Ý tưởng là mỗi khi một hàm được gọi với cùng một tham số, nó sẽ trả về cùng một giá trị.

nét đặc trưng

Ngôn ngữ lập trình hàm được gọi là ứng dụng, vì các hàm được áp dụng cho các tham số của chúng, cũng như khai báo và phi thủ tục, vì các định nghĩa chỉ rõ cái gì sẽ được tính chứ không phải nó được tính như thế nào.

Chức năng thuần túy

Một hàm thuần túy khi nó không có tác dụng phụ có thể quan sát được, chẳng hạn như thay đổi các biến bên ngoài, thay đổi hệ thống tệp, v.v.

Các hàm này được coi là thuyết phục vì chúng sẽ không thay đổi rõ ràng bất kỳ biến nào mà các phần khác của mã có thể phụ thuộc vào một số thời điểm. Sẽ có vẻ khó khăn khi viết mã với những hạn chế này, nhưng những chức năng này phải được coi là xác định, có thể dự đoán và có thể kết hợp.

Các tính năng hạng nhất

Các hàm được coi là các giá trị có thể được gán cho các biến, vì vậy chúng có thể được chuyển đến và trả về từ các hàm khác. Có nghĩa là, một hàm có thể được sử dụng như thể nó là một tham số hoặc như một giá trị được trả về.

Điều này ngụ ý rằng hàm có thể được truyền như vậy, thay vì chỉ là kết quả của hàm. Ví dụ: hãy xem xét hàm double (x), hàm này trả về gấp đôi giá trị của tham số đầu vào của nó. Do đó, double (2) sẽ trả về 4.

Vì đây là một hàm hạng nhất nên mã (double (double (2)) sẽ giống với mã double (4). Điều này cho phép bạn lồng một hàm làm tham số của một hàm khác, v.v.

Minh bạch tham chiếu

Nó đề cập đến thực tế là trong mẫu lập trình này không có câu lệnh gán. Đó là, bạn phải xác định các biến mới nếu bạn muốn lưu trữ các giá trị bổ sung. Do đó, trạng thái của một biến là không đổi tại mọi thời điểm.

Điều này giúp loại bỏ khả năng xảy ra các hiệu ứng không mong muốn dù là nhỏ nhất, bởi vì bất kỳ biến nào cũng có thể được thay thế bằng giá trị thực của nó trong bất kỳ thời điểm nào thực hiện chương trình.

Đệ quy

Trong lập trình hàm không có vòng lặp "for" và "while". Thay vào đó, sự lặp lại dựa vào đệ quy. Đệ quy được thực hiện bằng cách sử dụng các hàm đệ quy, các hàm này tự gọi chúng lặp đi lặp lại cho đến khi đạt được trường hợp cơ sở.

Bất biến

Các biến là bất biến, có nghĩa là, không thể sửa đổi một biến khi nó đã được khởi tạo. Mặc dù bạn có thể tạo một biến mới, nhưng không được phép sửa đổi các biến hiện có.

Ví dụ

Phương pháp tiếp cận mệnh lệnh và khai báo

Với một ví dụ, bạn có thể phân tích sự khác biệt giữa các phương pháp này, thực hiện cùng một thao tác trong cả hai cách sắp xếp, đó là lọc các số lẻ khỏi danh sách trong khi thay 5 cho các số chẵn nhỏ hơn 5.

Đó là cùng một phép tính, cùng một kết quả. Tuy nhiên, như bạn thấy, mã mệnh lệnh dài dòng và không rõ ràng ngay lập tức. Mặt khác, cách tiếp cận khai báo có thể đọc được và rõ ràng, bởi vì nó tập trung vào những gì bạn muốn lấy.

Chức năng thuần túy

Những gì được định nghĩa là các chức năng thuần túy và không tinh khiết có thể được làm rõ với một số ví dụ cơ bản:

Các chức năng như đối tượng hạng nhất

Nó có nghĩa là sử dụng các chức năng giống như cách dữ liệu được sử dụng. Do đó, chúng có thể được truyền dưới dạng tham số cho một hàm khác. Trong ví dụ sau, hàm int có thể được truyền dưới dạng tham số cho hàm bản đồ:

>>> danh sách (bản đồ (int,))

Chúng có thể được gán cho các biến và trả về. Ví dụ, trong đoạn mã sau, bạn có thể gán hàm hello_world, sau đó thực thi biến dưới dạng một hàm.

Lợi thế

- Tập trung vào những gì bạn muốn đạt được (khai báo) chứ không phải làm thế nào để đạt được nó (mệnh lệnh).

- Chúng không chứa các câu lệnh gán, vì vậy sau khi các biến được cấp một giá trị, chúng sẽ không thay đổi nữa. Do đó, các chương trình chức năng không chứa bất kỳ tác dụng phụ nào.

- Luồng logic rõ ràng, vì trạng thái ít bị phân tán và không bị sửa đổi hoàn toàn.

- Hỗ trợ khái niệm đánh giá lười biếng, có nghĩa là giá trị chỉ được đánh giá và lưu trữ khi cần thiết.

- Vì các hàm thuần túy không thay đổi bất kỳ trạng thái nào và hoàn toàn phụ thuộc vào đầu vào nên chúng rất dễ hiểu. Giá trị trả về được cung cấp bởi các hàm này giống như kết quả do chúng tạo ra.

- Do bản chất của các hàm thuần túy để tránh các biến hoặc bất kỳ dữ liệu bên ngoài nào thay đổi, việc thực hiện đồng thời trở nên hiệu quả.

- Các hàm được coi như giá trị, truyền cho các hàm khác dưới dạng tham số. Điều này cải thiện sự hiểu biết và khả năng đọc của mã.

- Các hàm thuần túy lấy các tham số một lần, tạo ra đầu ra không thay đổi. Sử dụng các giá trị không thể thay đổi giúp việc gỡ lỗi và kiểm tra dễ dàng hơn.

Ngắn hơn và dễ hiểu hơn

Chúng ngắn gọn và dễ hiểu hơn mệnh lệnh. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng năng suất trung bình của lập trình viên về các dòng mã là ít nhiều giống nhau đối với bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào, chuyển thành năng suất cao hơn.

Không có luồng kiểm soát

Việc gọi một hàm không thể có tác dụng khác với việc tính toán kết quả của nó. Điều này loại trừ một nguồn lỗi chính, cũng làm cho thứ tự thực thi không liên quan, vì không có tác dụng phụ nào có thể thay đổi giá trị của một biểu thức và nó có thể được đánh giá bất cứ lúc nào.

Lập trình viên được giảm bớt gánh nặng của việc thiết lập luồng kiểm soát. Vì các biểu thức có thể được đánh giá bất kỳ lúc nào nên các biến có thể được thay thế bằng các giá trị của chúng.

Quyền tự chủ này làm cho các chương trình chức năng dễ quản lý về mặt toán học hơn các chương trình thông thường.

Nhược điểm

- Mô hình lập trình hàm không đơn giản nên người mới bắt đầu sẽ khó hiểu.

- Rất khó bảo trì, vì nhiều đối tượng phát triển trong quá trình mã hóa.

- Trong một số trường hợp, việc viết các hàm thuần túy làm giảm khả năng đọc của mã.

- Giá trị bất biến kết hợp với đệ quy có thể dẫn đến giảm mạnh hiệu suất hệ thống.

- Việc sử dụng lại rất phức tạp và đòi hỏi phải tái cấu trúc liên tục.

- Viết chương trình theo kiểu đệ quy thay vì sử dụng vòng lặp hoặc vòng lặp có thể là một nhiệm vụ rất khó khăn.

- Các đối tượng có thể không đại diện cho vấn đề một cách chính xác.

- Mặc dù việc viết các hàm thuần túy trở nên đơn giản nhưng việc kết hợp chúng với phần còn lại của ứng dụng và với các thao tác nhập / xuất là khá khó

Các ứng dụng

Lập trình trí tuệ nhân tạo được thực hiện bằng các ngôn ngữ lập trình chức năng và các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo chuyển sang các ứng dụng trong thế giới thực.

Nó cũng vượt trội trong việc thực hiện các mô hình toán học phức tạp. Vì lý do này, một trong những cách sử dụng chính của ngôn ngữ chức năng theo truyền thống là học thuật. Nó hữu ích cho việc phát triển các đặc tả thực thi và triển khai nguyên mẫu.

Nhiều ngôn ngữ chức năng cũng xuất sắc trong việc thực hiện xử lý song song. Điều này là do khả năng tận dụng các hàm thuần túy, luôn trả về cùng một giá trị bất kể thứ tự mà chúng được thực thi.

Phương pháp luận chức năng

WhatsApp sử dụng ngôn ngữ lập trình Erlang, theo mô hình lập trình chức năng, do đó cho phép hơn một trăm nhân viên của mình xử lý dữ liệu của khoảng 1,6 tỷ người.

Một nhà cung cấp quan trọng khác của phong cách lập trình chức năng là Haskell. Nó được Facebook sử dụng trong hệ thống chống thư rác. Ngay cả JavaScript, một trong những ngôn ngữ lập trình được sử dụng rộng rãi nhất, cũng phô trương các đặc tính của một ngôn ngữ chức năng được định kiểu động.

Các ngôn ngữ hỗ trợ lập trình chức năng

D

Nó được thiết kế sau C ++, nhận được tất cả những lợi ích của nó trong khi loại bỏ những điểm yếu được quan sát thấy của nó là phải tương thích với C.

Erlang

Nó có khả năng mở rộng cao và đồng thời, làm cho nó lý tưởng cho viễn thông và các ứng dụng khác nhận một lượng lớn dữ liệu theo thứ tự không thể đoán trước.

Haskell

Đây là một ngôn ngữ lập trình hàm thuần túy, sử dụng phép tính Lambda.

ML

Nó được sử dụng trong toán học, khoa học, tài chính, phân tích và các ứng dụng khác. Một trong những thế mạnh của nó là làm phần mềm để xử lý các chương trình khác.

Objective Caml

Nó là một ngôn ngữ mã nguồn mở dựa trên Caml. Nó có xu hướng tạo ra các chương trình rất nhẹ, giúp chúng tải và chạy nhanh hơn những chương trình được tạo bởi các ngôn ngữ khác.

Kế hoạch

Nó dựa trên cú pháp LISP và cấu trúc ALGOL. Do tính đơn giản của nó, nó được sử dụng trong nhiều khóa học khoa học máy tính như một phần giới thiệu về thiết kế chương trình để chỉ ra một số nguyên tắc cơ bản của lập trình máy tính.

Người giới thiệu

1. Ai đang tổ chức điều này (2019). Học Lập trình Chức năng: Phong cách Lập trình này sẽ Thổi bùng tâm trí của bạn. Lấy từ: whoishostingthis.com.
2. Andrea Bertoli (2019). Giới thiệu đầy đủ về lập trình chức năng. Lấy từ: dev.to.
3. Hacker Earth (2020). Lập trình chức năng. Lấy từ: hackerearth.com.
4. Clojure (2020). Lập trình chức năng. Lấy từ: clojure.org.
5. Akhil Bhadwal (năm 2020). Lập trình chức năng: Khái niệm, Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng. Gian lận. Lấy từ: hackr.io.
6. Guru99 (năm 2020). Lập trình chức năng là gì? Hướng dẫn với Ví dụ. Lấy từ: guru99.com.