Что такое сигнатура в программировании

JavaScript: Сигнатура функции

Функция Math.pow() , возводящая число в какую-нибудь степень, принимает два параметра: какое число возводить и в какую степень возводить. Если вызывать pow() без параметров, то вернется NaN . Функция честно пытается выполнить возведение в степень, но если значение не передано, то интерпретатор автоматически передает ей undefined . JavaScript заставляет программистов быть более аккуратным, чем остальные языки. В большинстве языков, если передать в функцию меньше параметров, чем она ожидает, то возникнет ошибка, — но только не в JavaScript. NaN вернется и при передаче любых не числовых значений:

Другая функция может иметь другое число параметров и другие типы параметров. Например, может существовать функция, которая принимает три параметра: число, строку и ещё одно число.

Откуда мы знаем, сколько каких параметров нужно функции Math.pow() и какого типа будет «возврат»? Мы заглянули в сигнатуру этой функции. Сигнатура определяет входные параметры и их типы, а также выходной параметр и его тип. Про функцию Math.pow() можно почитать в документации. В разделе «Синтаксис» есть такой текст:

Это сигнатура функции и короткое пояснение на русском языке. Документация позволяет понять, сколько аргументов у функции и какого они типа, возвращает ли что-то функция и если да, то какого типа возвращаемое значение.

Задание

Теперь ваша очередь посмотреть на сигнатуру функции в документации и разобраться, как её использовать. Можете читать документацию на русском языке, но программист должен уметь читать документацию на английском. Используйте словари или переводчики при необходимости. Лучше сразу привыкать и подтягивать навыки чтения на английском, иначе будут сложности в будущем.

В Math есть функция ceil() . Изучите её документацию.

Напишите программу, которая использует функцию Math.ceil() с константой number и выводит результат на экран.

Если вы зашли в тупик, то самое время задать вопрос в «Обсуждениях». Как правильно задать вопрос:

  • Обязательно приложите вывод тестов, без него практически невозможно понять что не так, даже если вы покажете свой код. Программисты плохо исполняют код в голове, но по полученной ошибке почти всегда понятно, куда смотреть.

Тесты устроены таким образом, что они проверяют решение разными способами и на разных данных. Часто решение работает с одними входными данными, но не работает с другими. Чтобы разобраться с этим моментом, изучите вкладку «Тесты» и внимательно посмотрите на вывод ошибок, в котором есть подсказки.

Это нормально , в программировании одну задачу можно выполнить множеством способов. Если ваш код прошел проверку, то он соответствует условиям задачи.

В редких случаях бывает, что решение подогнано под тесты, но это видно сразу.

Создавать обучающие материалы, понятные для всех без исключения, довольно сложно. Мы очень стараемся, но всегда есть что улучшать. Если вы встретили материал, который вам непонятен, опишите проблему в «Обсуждениях». Идеально, если вы сформулируете непонятные моменты в виде вопросов. Обычно нам нужно несколько дней для внесения правок.

Кстати, вы тоже можете участвовать в улучшении курсов: внизу есть ссылка на исходный код уроков, который можно править прямо из браузера.

Определения

Сигнатура функции — формальное описание типов параметров и типа возвращаемого значения функции.

Сигнатура типов функции в JavaScript

Когда разработчик Javascript начинает познавать самые глубокие секреты функционального программирования, он часто встречает эти странные стрелки с типом, написанные над функциями, и думает: «Что за черт?». В конце концов, он мастер динамически типизированного Javascript, свободный от ограничений типов.

Эти записи типов представляют собой метаязык под названием сигнатуры типов (Type Signatures), который может много чего рассказать о чистой функции и имеет намного большее значение в функциональном программировании, чем вы могли бы ожидать.

Давайте посмотрим, что такое сигнатуры типов и почему мы должны использовать их в нашем коде.

Сигнатура типов определяет входящие и возвращаемые типы для функции, иногда включая число аргументов, типы аргументов и порядок аргументов, содержащихся в функции.

Сигнатуры типов — очень точные высказывания, написанные сверху чистых функций, и использующиеся для отслеживания их работы.

Сигнатуры типов основаны на системе типов Хиндли-Милнера как стандартной системе типов для языков ML, включая Haskell.

Эти высказывания служат великой цели формализации функционального выражения в алгоритмах Type Inferring (широко распространены в Haskell), но пока мы будем использовать их для более качественного документирования нашего кода Javascript и получения из него произвольных теорем.

И если вы обнаружите какую-либо чистую функцию, задокументированную сигнатурами типов, способность понимать их даст вам наглядное представление о работе этой функции.

Мы будем создавать сигнатуры типов как комментарии над нашими функциями. Вы также можете использовать Flow для вывода типов при использовании функций. Можете начать знакомство с Flow здесь:

Type Checking with Flow

JavaScript maybe the fast, expressive, light-weight, functional, awesome, programming language, with a huge community…

Простые функции

Вышеуказанная функция принимает строку и возвращает число. Если мы посмотрим внимательно, мы увидим:

  1. Сначала записывается имя функции, а затем :: .
  2. Входящий тип записывается перед стрелкой.
  3. Возвращаемый тип записывается после стрелки или в самом конце.

Помните, что записываются только входящие и возвращаемые типы, так что высказывание можно прочитать вот так: «Функция length от строки до числа».

Вышеупомянутая функция length также может быть записана как:

И это нормально, чтобы функция имела множественные сигнатуры, пока это удобно. Если функция становится слишком гибкой из-за типов своего параметра, тогда мы должны использовать произвольные переменные Хиндли-Милнера — мы обсудим их ниже.

Несколько параметров

В отличие от других функциональных языков, в Javascript мы можем иметь функции с несколькими параметрами. Однако хорошая практика — за один раз вызывать функцию только с одним параметром. Если мы все еще хотим использовать в наших функциях несколько параметров, мы сможем это сделать.

Функции высшего порядка

Это не функциональное программирование, если у нас нет функций, работающих на функциях

Когда функция передается в качестве параметра, мы заключаем ее в круглые скобки, чтобы представить более понятную сигнатуру типов.

Вышеупомянутая функция является функцией «map», и она не работает только с конкретными типами данных: она может работать с любым типом массива. Поэтому для описания таких функций нам нужно что-то еще.

Произвольные переменные Хиндли-Милнера

Такие функции, как identity , map , filter и reduce , принимают аргументы, являющиеся слишком гибкими, чтобы определяться конкретным типом, поэтому мы используем классические переменные Хиндли-Милнера a и b

Поскольку identity всегда будет давать нам тот же возвращаемый тип для одного и того же входящего типа, мы использовали a → a для представления его сигнатуры.

Также нашу функцию length можно записать так:

Thunks или каррированные функции

Сигнатуры типов самых чистых из чистых функций✨

Для функций, принимающих несколько аргументов, всегда хороший вариант — каррировать их, чтобы позже сделать из них композицию в нашем коде. Кроме того, не рекомендуется использовать произвольные переменные Хиндли-Милнера с функциями с несколькими аргументами.

Частичное применение функций — devSchacht — Medium

"Частичное применение функций" is published by Roman Ponomarev in devSchacht

Стандартная функция map будет иметь указанную выше сигнатуру типов. Но также можно встретить map с такой сигнатурой типа:

Иногда мы знаем тип массива, возвращаемого map , как в этом случае.

Давайте посмотрим на стандартные filter и reduce

Ясно, что сигнатура типов функции reduce немного сложна. Зато если мы сможем понять, как написать сигнатуру типов функции reduce , мы сможем написать сигнатуру типов для почти любой функции.

Итак, первый аргумент reduce — это функция уменьшения, принимающая b и a , чтобы вернуть b . Это означает, что функция будет уменьшать все в тип b , поэтому конечное значение, полученное из reduce() и предоставленное начальное значение ( init ), будут иметь значение типа b . И так как каждое отдельное значение из списка типа a будет проходить через эту функцию уменьшения, поэтому второй аргумент функции уменьшения должен быть типа a . Поэтому такая сигнатура типов reduce() является оправданной.

Произвольные теоремы

Другое назначение сигнатур типов — создавать произвольные теоремы. Эти теоремы очень полезны, когда мы имеем дело с композициями чистых функций, поскольку они помогают нам в оптимизации и рефакторинге нашего кода.

Это наша первая произвольная теорема, полученная исключительно из сигнатур типов функций head и map , которая гласит: если мы сопоставим ( map ) функцию fn на каждом элементе и затем возьмем главу ( head ) результирующего массива, то это будет эквивалентно применению функции fn на главе ( head ) массива.

Докажем эту теорему:

Поскольку в общем сигнатуры типов обеих функций одинаковы, мы можем заключить, что обе композиции возвращают одинаковый результат для одинаковых входных данных.

Вышеприведенный вывод упрощен, так как для настоящего вывода произвольных теорем потребуются лямбда-вычисления, объяснение которых не является целью данной статьи.

Вы всегда можете пробежаться по научной работе Вадлера о произвольных теоремах, если хотите углубиться.

Обратите внимание, что функция сompose , используемая здесь, фактически противоположна идиоматическому compose . Больше информации здесь.

Умение понимать и использовать сигнатуры типов полезно не только в Javascript, но и в других функциональных языках. Поэтому, если нам нужно заимствовать любую чистую функцию для Javascript, мы можем просто обратиться к ее сигнатуре типов и понять, куда именно добавить функцию в наш код.

Семантика функции

Интерфейс прикладного программирования (англ. Application Programming Interface, API [эй-пи-ай]; по-русски чаще произносят [апи́]) — набор готовых констант, структур и функций, используемых при программировании пользовательских приложений и обеспечивающих правильное взаимодействие между пользовательским приложением и операционной системой.

Содержание

API как средство интеграции приложений

API определяет функциональность, которую предоставляет программа (модуль, библиотека), при этом API позволяет абстрагироваться от того, как именно эта функциональность реализована.

Если программу (модуль, библиотеку) рассматривать как чёрный ящик, то API — это множество «ручек», которые доступны пользователю данного ящика, которые он может вертеть и дёргать.

Программные компоненты взаимодействуют друг с другом посредством API. При этом обычно компоненты образуют иерархию — высокоуровневые компоненты используют API низкоуровневых компонентов, а те, в свою очередь, используют API ещё более низкоуровневых компонентов.

По такому принципу построены протоколы передачи данных по Internet. Стандартный протокол Internet (сетевая модель OSI) содержит 7 уровней (от физического уровня передачи пакетов бит до уровня протоколов приложений, подобных протоколам IMAP). Каждый уровень пользуется функциональностью предыдущего уровня передачи данных и, в свою очередь, предоставляет нужную функциональность следующему уровню.

Важно заметить, что понятие протокола близко по смыслу к понятию API. И то и другое является абстракцией функциональности, только в первом случае речь идёт о передаче данных, а во втором — о построении компьютерных приложений.

API библиотеки функций и классов включает в себя описание сигнатур и семантики функций.

Сигнатура функции

Сигнатура функции — часть общего объявления функции, позволяющая средствам трансляции идентифицировать функцию среди других. В различных языках программирования существуют разные представления о сигнатуре функции, что также тесно связано с возможностями перегрузки функции в этих языках.

Иногда различают сигнатуру вызова и сигнатуру реализации функции. Сигнатура вызова обычно составляется по синтаксической конструкции вызова функции с учётом сигнатуры области видимости данной функции, имени функции, последовательности фактических типов аргументов в вызове и типе результата. В сигнатуре реализации обычно участвуют некоторые элементы из синтаксической конструкции объявления функции: спецификатор области видимости функции, её имя и последовательность формальных типов аргументов.

Например, в языке программирования Си++ простая функция однозначно опознаётся компилятором по её имени и последовательности типов её аргументов, что составляет сигнатуру функции в этом языке. Если функция является методом некоторого класса, то в сигнатуре будет участвовать и имя класса.

Семантика функции

Семантика функции — это описание того, что данная функция делает. Семантика функции включает в себя описание того, что является результатом вычисления функции, как и от чего этот результат зависит. Обычно результат выполнения зависит только от значений аргументов функции, но в некоторых модулях есть понятие состояния. Тогда результат функции может зависеть от этого состояния, и, кроме того, результатом может стать изменение состояния. Логика этих зависимостей и изменений относится к семантике функции. Полным описанием семантики функций является исполняемый код функции или математическое определение функции.

API операционных систем. Проблемы, связанные с многообразием API

Практически все операционные системы (Unix, Windows, Mac OS, и т. д.) имеют API, с помощью которого программисты могут создавать приложения для этой операционной системы. Главный API операционных систем — это множество системных вызовов.

В индустрии программного обеспечения общие стандартные API для стандартной функциональности имеют важную роль, так как они гарантируют, что все программы, использующие общий API, будут работать одинаково хорошо или, по крайне мере, типичным привычным образом. В случае API графических интерфейсов это означает, что программы будут иметь похожий пользовательский интерфейс, что облегчает процесс освоения новых программных продуктов.

С другой стороны, отличия в API различных операционных систем существенно затрудняют перенос приложений между платформами. Существуют различные методы обхода этой сложности — написание «промежуточных» API (API графических интерфейсов Gtk, и т. п.), написание библиотек, которые отображают системные вызовы одной ОС в системные вызовы другой ОС (такие среды исполнения, как cygwin, и т. п.), введение стандартов кодирования в языках программирования (например, стандартная библиотека языка C), написания интерпретируемых языков, реализуемых на разных платформах (python, php, Java, и т. д.)

Также необходимо отметить, что в распоряжении программиста часто находится несколько различных API, позволяющих добиться одного и того же результата. При этом каждый API обычно реализован с использованием API программных компонент более низкого уровня абстракции.

Например: для того, чтобы увидеть в браузере строчку «Hello, world!» достаточно лишь создать документ? Программа-браузер передаст имя файла (или уже открытый дескриптор файла) библиотеке, обрабатывающей HTML-документы, та, в свою очередь, при помощи API операционной системы прочитает этот файл, и разберётся в его устройстве, затем последовательно вызовет через API библиотеки стандартных графических примитивов операции типа «очистить окошко», «написать выбранным шрифтом Hello, world!», при этих операциях библиотека графических примитивов обратится к библиотеке оконного интерфейса с соответствующими запросами, уже эта библиотека обратится к API операционной системы с запросами вида «а положи-ка мне в буфер видеокарты вот это».

При этом практически на каждом из уровней реально существует несколько возможных альтернативных API. Например: мы могли бы писать исходный документ не на LaTeX, для отображения могли бы использовать любой браузер. Различные браузеры, вообще говоря, используют различные HTML-библиотеки, и, кроме того, всё это может быть (вообще говоря) собрано с использованием различных библиотек примитивов и на различных операционных системах.

Основными сложностями существующих многоуровневых систем API, таким образом, являются:

Определение API. Сигнатура функции. Семантика функции.

Интерфейс прикладного программирования (application programming interface, API ) — набор готовых классов, процедур, функций, структур и констант, предоставляемых приложением (библиотекой, сервисом) для использования во внешних программных продуктах.
API библиотеки функций и классов включает в себя описание сигнатур и семантики
функций.
Сигнатура функции — часть общего объявления функции, позволяющая средствам
трансляции идентифицировать функцию среди других. В различных языках
программирования существуют разные представления о сигнатуре функции, что также
тесно связано с возможностями перегрузки функций в этих языках.
Семантика функции — это описание того, что данная функция делает. Семантика функции включает в себя описание того, что является результатом вычисления функции, как и от чего этот результат зависит.

Современные платформы программирования

Платформа – совокупность взаимодействующих между собой аппаратных средств и операционной системы, под управлением которой функционируют прикладные программы и средства для их разработки.

Выделяют аппаратную платформу, платформу ОС и платформу программирования.

Аппаратные платформы отличаются друг от друга архитектурой центрального процессора и используемыми шинами связи функциональных блоков.

Платформа ОС представляет собой организацию исполнения прикладных программ на уровне операционной системы (например, порядок запуска программы, схему использования ею адресного пространства, API).

Программная платформа – это совокупность операционной системы, средств разработки прикладных программных решений и прикладных программ, работающих под управлением данной операционной системы.

Классификация платформы программирования:

1. Для разработки системного ПО (модулей ОС): основной платформой является использование языка программирования С или С++ со своим набором API для конкретной ОС. Примеры: Windows, Linux.

2. Для разработки приложений с использованием собственных библиотек. Примеры: Delphi, Visual Studio.

3. Для WEB приложений. Примеры: Net.Framework, J2SE, J2EE, PHP.

4. Для мобильных систем. Примеры: Android.

5. Для кроссплатформенного программирования. Примеры: GNU Compiler Collection.

Шаблоны в программировании. Применение.

Шаблоны(template) — средство языков программирования, предназначенное для кодирования обобщённых алгоритмов (обобщенное программирование), без привязки к некоторым параметрам (например, типам данных, размерам буферов, значениям по умолчанию).

Обобщённое программирование (generic programming) — идея программирования, основанная на разделении структур данных и алгоритмов через использование абстрактных описаний требований.

Шаблоны позволяют создавать параметризованные классы и функции. Параметром может быть любой тип или значение одного из допустимых типов.

Применение шаблона позволяет расширить понятие полиморфизма. То есть в обобщенном стиле алгоритм может применяться для любых типов, удовлетворяющих его своими концепциями. Такой подход называется параметрический полиморфизм- это позволяет определять функцию или тип данных обобщённо, чтобы значения могли обрабатываться идентично вне зависимости от их типа.

Виды реализации отказоустойчивости при программировании.

Отказоустойчивость — это свойство системы сохранять свою работоспособность после отказа (возникновения ошибки в работе программы) одного или нескольких составных компонентов.

1. Защитное программирование (программированием с защитой от ошибок) — стиль написания программ, при котором появляющиеся ошибки легко обнаруживаются и идентифицируются программистом.

1. входные данные каждого модуля должны тщательно анализироваться в предположении, что они ошибочны;

2. каждая программная ошибка должна быть выявлена как можно раньше, что упрощает установление ее причины;

3. ошибки в одном модуле должны быть изолированы так, чтобы не допустить их влияние на другие модули

2. Утверждение (assertion) в программировании — это код (метод или макрос), используемый при разработке, с помощью которого программа проверяет правильность своего выполнения. Если утверждение истинно, то все работает правильно, иначе — обнаружена ошибка в работе программы. Утверждение позволяют выявить быстрее ошибки в сложных программах.

1. Используйте процедуры обработки ошибок (проверка входных данных) для ожидаемых событий и утверждения для событий, которые происходить не должны.

2. Не следует размещать выполняемый код в утверждениях.

3. Надо использовать утверждения для проверки и документирования предусловий и постусловий.

4. Необходимо после проверки утверждения обязательно обработать возможные ошибки

В ООП широко используются для повышения надежности ПО обработка 3. исключительных ситуаций(exception handling) — это механизм языков программирования, предназначенный для описания реакции программы на ошибки во время выполнения (процессором, УВВ и т.д.), которые могут возникнуть при выполнении программы и приводят к невозможности дальнейшего выполнения программы.

4. Изоляция повреждений (баррикада), вызванных ошибками. Данный подход аналогичен защите судна от затопления при повреждении его отсеков. Данный способ заключается в разработке набора интерфейсов в качестве оболочки для безопасных частей кода. То есть между «плохими» частями кода и данными устанавливается проверочные модули (классы), которые отвечают за исправление возможных ошибок.

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 1196 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *