Funktionale Programmierung und objektorientierte Programmierung (OOP) haben sehr unterschiedliche Programmieransätze. Dieser Artikel erklärt detailliert, woraus die einzelnen Programmierparadigmen bestehen, und fasst die wichtigsten Unterschiede zusammen.
Ein Programmierparadigma ist ein Ansatz (oder eine Methode) zur Lösung einer bestimmten Programmieraufgabe. Paradigmen stehen für das Verschiedene Strategien, Prinzipien, und Regeln ein Entwickler kann implementieren, um Software zu entwickeln.
Jede existierende Programmiersprache (und es gibt viele) muss mindestens einer folgen Programmierparadigma. Trotz ihrer Unterschiede haben alle Paradigmen ihre Vor- und Nachteile, weshalb immer mehr beliebte Programmiersprachen das Angebot bevorzugen Multiparadigmenprogrammierung anstatt strikt nur einem zu folgen. In der Regel kommt es jedoch auf die Präferenzen der Entwickler und die Ziele der Anwendungen an.
Außerdem ist es selten, dass es sich um eine „reine“ Sprache handelt, die nur ein Paradigma zu 100% unterstützt. Zum Beispiel Java ist bekanntermaßen eine objektorientierte Programmiersprache (OOP), aber ist sie zu 100% OOP? Nun, vielleicht nicht zu 100%, aber nah dran, was ausreicht, um ihren Ruf als „eine der reinsten“ OOP-Sprachen aufrechtzuerhalten.
Heutzutage gibt es eine unglaubliche Anzahl von Programmierparadigmen, denen wir folgen können. Kurz gesagt, es gibt zwei Hauptparadigmen - imperativ und deklarativ - die mehrere Programmierparadigmen beeinflussen. Zu den beliebtesten gehören das logische Programmierparadigma, das prozedurale Programmierparadigma und natürlich die funktionale und objektorientierte Programmierung.
Funktionale Programmierung ist ein deklaratives Programmierparadigma, das schreibt reine Funktionen, was bedeutet, dass diese Funktionen keine Variablen ändern, sondern stattdessen neue als Ausgabe generieren. Mit anderen Worten, die Ausgabe einer reinen Funktion hängt nur von den Eingabeparametern ab; es gibt also keine externen Auswirkungen, wodurch Nebenwirkungen vermieden werden. Darüber hinaus hilft das Schreiben reiner Funktionen Entwicklern auch dabei, veränderliche Daten und gemeinsame Zustände zu vermeiden.
Daher hat funktionale Programmierung viele Vorteile und wird in vielen Programmiersprachen und Frameworks verwendet. Es ist ein beliebtes Programmierparadigma aufgrund seiner Fähigkeit wartbare und saubere Software erstellen durch die Verwendung von Funktionen, die für die Codeorganisation unerlässlich sind.
Objektorientierte Programmierung ist ein Programmierparadigma, das Daten und die Softwarestruktur auf der Grundlage des Konzepts von organisiert Klassen und Objekte.
Klassen sind eine Reihe von Anweisungen (oder Blueprints), die eine Datenstruktur für ein bestimmtes Objekt festlegen und festlegen, was das Objekt enthalten soll (die Variablentypen, die in einem Objekt existieren können) und wie es sich verhalten wird (die Methoden oder Elementfunktionen, die definieren, wie mit den Variablen gearbeitet wird). Somit gilt Objekte sind Instanzen von Klassen, da Klassen als „Vorlagen“ zum Erstellen von Objekten dienen. Außerdem können Objekte Daten in Form von Feldern (auch bekannt als Attribute) und Code in Form von Prozeduren (auch benannte Methoden) enthalten.
Wie bereits erwähnt, basiert die funktionale Programmierung auf Funktionen, wohingegen objektorientierte Programmierung auf Klassen und entsprechenden Objekten basiert. A wirken ist ein Prozess, der eine Dateneingabe abruft, verarbeitet und dann eine Ausgabe zurückgibt. Daher sind Funktionen Codemodule, die geschrieben wurden, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen. Reine Funktionen sind „rein“, weil sie immer dieselbe Ausgabe für dieselben Argumentwerte zurückgeben.
Außerdem die reine Funktionsanwendung hat keine Nebenwirkungen da es keine Variation mit lokalen statischen Variablen, veränderlichen Referenzargumenten, Eingabestreams oder anderen externen Aspekten gibt. Sie sind völlig unabhängig von einem Staat; sie benötigen nur die Eingaben. Dieses Merkmal hat vier Hauptvorteile:
Reine Funktionen sind daher sehr einfache und wiederverwendbare Codeblöcke, die bei der Implementierung eines Programms äußerst praktisch sein können. Daher ist es absolut sinnvoll, dass Funktionen sind die Haupteinheit der funktionalen Programmierung. Obwohl es möglich ist, reine Funktionen in OOP zu erstellen, steht dieses Paradigma nicht im Mittelpunkt, da seine Haupteinheit Objekte sind, die wiederum so konzipiert sind, dass sie mit dem Zustand des Objekts interagieren.
Der Nachteil reiner Funktionen besteht darin, dass Operationen Vorrang vor Daten haben. Wenn eine reine Funktion nur Ausgaben mit identischen Eingaben erzeugt, kann sie keine anderen (und möglicherweise aussagekräftigen) Werte zurückgeben. Aus diesem Grund ist funktionale Programmierung extrem betriebsbereit, praktisch und, wie der Name schon sagt, funktionell.
Objektorientierte Programmierung stützt sich in hohem Maße auf das Konzept von Klassen und Objekten, die wiederum Funktionen und Daten enthalten. Wie bereits erklärt, ist eine Klasse ein etablierter Entwurf (oder Prototyp), aus dem Objekte gebaut werden. Klassen stellen also eine Reihe von Methoden (oder Eigenschaften) dar, die dem Typ eines bestimmten Objekts gemeinsam sind. Im Gegenzug ein Objekt ist die Basiseinheit von OOP und repräsentiert reale Entitäten. Ein Objekt muss über Folgendes verfügen:
Stellen wir uns zum Beispiel vor, wir haben „Athlete 1" als Objekt, und innerhalb dieses Objekts haben wir alle Daten über das Objekt durch die Eigenschaften. Das Bundesland könnte also Sport, Größe, Gewicht, Trophäen, Land usw. sein. In diesen Eigenschaften werden Daten gespeichert und Daten des Objekts kann durch Funktionen manipuliert werden, die einem Objekt zugeordnet sind. In diesem Fall könnten die Methoden dieses Objekts Attack, Defense, Jump, Run, Sprint usw. lauten. Außerdem kann der Entwickler Eigenschaften erstellen, indem er Variablen im Codemodul des Objekts deklariert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in OOP-Sprachen die Daten in den Eigenschaften gespeichert werden, und die Logik dahinter liegt in Funktionen und entsprechende Methoden. Bei der objektorientierten Programmierung sind Methoden Funktionen, die zu einer Klasse oder einem Objekt gehören; Methoden „gehören“ einer bestimmten Klasse oder sogar Objekt. Im Vergleich Funktionen sind „kostenlos“, was bedeutet, dass sie sich in einem anderen Bereich des Codes befinden können und nicht zu Klassen oder Objekten gehören. Daher ist eine Methode immer eine Funktion, aber eine Funktion ist nicht immer eine Methode. Wenn Objekte Eigenschaften und Methoden enthalten, die eng zusammenarbeiten, gehören diese Objekte derselben Klasse an.
In einer OOP-Sprache wird Code geschrieben, um die Klassen und folglich die jeweiligen Objekte zu definieren. Reine objektorientierte Sprachen folgen vier Kernprinzipien: Verkapselung, Abstraktion, Vererbung und Polymorphie.
Konzentrieren wir uns zunächst auf die Verkapselung. Verkapselung ist in OOP sehr wichtig, da es in der Fähigkeit besteht, Variablen innerhalb einer Klasse vor dem Zugriff von außen zu kapseln. Eigenschaften und Methoden können privat oder öffentlich sein. OOP-Sprachen ermöglichen es Entwicklern, mehrere Sichtbarkeitsgrade festzulegen. Einerseits können private Funktionen nur für die Klasse selbst sichtbar sein. Auf der anderen Seite können öffentliche Features für jeden sichtbar sein.
Erbschaft ist auch äußerst wichtig, da es einen Mechanismus zur Organisation und Strukturierung der Software bietet. Es ermöglicht Klassen, Zustände und Verhaltensweisen von ihren Superklassen zu erben, was auch bedeutet, dass dieses Prinzip die Wiederverwendbarkeit unterstützt.
Objektorientierte Programmierung kann veränderbare Daten unterstützen. Im Gegensatz dazu verwendet die funktionale Programmierung stattdessen unveränderliche Daten. In beiden Programmierparadigmen ist ein unveränderliches Objekt bezieht sich auf ein Objekt, dessen Zustand nach der Erstellung nicht mehr geändert werden kann. EIN veränderbares Objekt besteht aus genau dem Gegenteil; der Zustand eines Objekts kann auch nach seiner Erstellung geändert werden.
In reinen funktionalen Programmiersprachen (z. B. Haskell) ist es unmöglich, veränderbare Objekte zu erstellen. Daher sind Objekte in der Regel unveränderlich. In OOP-Sprachen ist die Antwort nicht so einfach, da sie mehr davon abhängt die Spezifikationen jeder OOP-Sprache. Zeichenketten- und konkrete Objekte können als unveränderliche Objekte ausgedrückt werden, um sowohl die Laufzeiteffizienz als auch die Lesbarkeit zu verbessern. Außerdem können unveränderliche Objekte beim Umgang mit Multithread-Anwendungen sehr hilfreich sein, da dadurch das Risiko vermieden wird, dass die Daten von anderen Threads geändert werden.
Veränderbare Objekte haben auch ihre Vorteile. Sie ermöglichen es Entwicklern, Änderungen direkt am Objekt vorzunehmen, ohne es zuweisen zu müssen. Das spart Zeit und beschleunigt das Projekt. Es ist jedoch Sache des Entwicklers und des Entwicklungsteams, zu entscheiden, ob sich dies gemäß den Projektzielen tatsächlich auszahlt. Zum Beispiel kann eine Mutation auch mehr Türen für Bugs öffnen, aber manchmal ist ihre Geschwindigkeit sehr geeignet und sogar notwendig.
Daher kann OOP Veränderlichkeit unterstützen, aber seine Sprachen können auch Unveränderlichkeit ermöglichen. Java, C++, C#, Python, Rubin, und Perl können als objektorientierte Programmiersprachen betrachtet werden, aber sie unterstützen nicht ausschließlich Mutabilität oder Unveränderlichkeit. In Java sind die Zeichenketten beispielsweise unveränderliche Objekte. Nichtsdestotrotz hat Java auch veränderbare Versionen von Zeichenketten. Ähnlich können Entwickler in C++ neue Klasseninstanzen als unveränderlich oder als veränderbar deklarieren. Ein weiteres gutes Beispiel ist Python, das eingebaute Typen hat, die unveränderlich sind (z. B. Zahlen, Boolesche Werte, Frozensets, Zeichenketten und Tupel); die benutzerdefinierten Klassen sind jedoch normalerweise veränderbar.
Es ist auch wichtig zu bedenken, dass viele der genannten Sprachen nicht zu 100% funktional oder objektorientiert sind. Zum Beispiel Python ist eine der beliebtesten Sprachen, und es ist wirklich eine Sprache mit mehreren Paradigmen. Daher kann es je nach Präferenz der Entwickler einen funktionaleren oder OOP-Ansatz beinhalten.
Deklarative Programmierung ist ein Programmierparadigma, das festlegt, was das Programm leisten muss. Es deklariert nicht, wie das Programm eine bestimmte Berechnung während des gesamten Kontrollablaufs durchführen soll; es deklariert lediglich was es will ohne zu erklären, wie man es bekommt. Im Gegensatz dazu Imperative Programmierung stützt sich auf eine Abfolge von Anweisungen, um den Status eines Programms zu ändern, und bietet eine detaillierte Beschreibung für jeden Schritt auf wie erreicht man ein bestimmtes Ziel.
Die Mehrheit von OOP-Sprachen wurden in erster Linie so konzipiert, dass sie der imperativen Programmierung folgen. Im Vergleich dazu funktionale Programmierung neigt dazu, einem eher deklarativen Programmieransatz zu folgen, da seine Logik die Flusskontrolle zur Erzielung einer bestimmten Ausgabe nicht explizit beschreibt. Stattdessen drückt es eine Berechnung als reine Funktion aus.
Funktionale Programmierung und OOP sind zwei der beliebtesten und (wenn auch nur teilweise) verfolgten Programmierparadigmen. Obwohl beide unterschiedliche Herangehensweisen verfolgen, wurden beide entwickelt, um Entwicklern dabei zu helfen, effiziente und qualitativ hochwertige Anwendungen zu erstellen. Diese Paradigmen haben einfach unterschiedliche Wege — und mit „Wegen“ meinen wir Strategien, Prinzipien und Regeln — um dorthin zu gelangen.
Einerseits in OOP Daten werden in Objekten gespeichert da die Daten und das jeweilige Verhalten (das heißt, was ein Programm mit oder mit Daten machen kann) zu einem einzigen Ort gehören sollten.
Andererseits, in der funktionalen Programmierung Daten werden von Funktionen weitergegeben und gesammelt. Es speichert jedoch keine Daten in Objekten, da dies die Klarheit beeinträchtigen könnte, wenn man bedenkt, dass bei der funktionalen Programmierung Daten und Verhalten unterschiedlich sind.
Beide Programmierparadigmen haben ihre Vor- und Nachteile, weshalb viele Entwickler es tatsächlich vorziehen, sie zu implementieren hybride Lösungen entsprechend den Anforderungen und Zielen jedes Projekts.
Marketing-Praktikant mit besonderem Interesse an Technologie und Forschung. In meiner Freizeit spiele ich Volleyball und verwöhne meinen Hund so gut es geht.
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