การสำรวจฟังก์ชันเรียกซ้ำแบบไม่ระบุชื่อใน Racket เมื่อเร็วๆ นี้ได้จุดประกายการอภิปรายเกี่ยวกับตัวเลือกในการออกแบบภาษาโปรแกรมและผลกระทบในทางปฏิบัติ การสาธิตที่สร้างขึ้นโดยนักวิจัยภาษาโปรแกรม Shriram Krishnamurthi แสดงให้เห็นว่านักพัฒนาสามารถสร้างฟังก์ชันที่อ้างอิงตัวเองได้โดยไม่ต้องตั้งชื่อให้ชัดเจน ซึ่งเป็นฟีเจอร์ที่แก้ไขความหงุดหงิดในการเขียนโค้ดที่พบได้ทั่วไป
ปัญหาที่การเรียกซ้ำแบบไม่ระบุชื่อแก้ไข
โปรแกรมเมอร์หลายคนเคยประสบกับสถานการณ์ที่เริ่มเขียนฟังก์ชัน lambda แบบง่ายๆ แต่กลับพบว่าครึ่งทางต้องเรียกตัวเองแบบเรียกซ้ำ โดยปกติแล้วสิ่งนี้ต้องการการปรับโครงสร้างโค้ดอย่างมาก คือการแปลงฟังก์ชันแบบไม่ระบุชื่อให้เป็นแบบมีชื่อโดยใช้โครงสร้างอย่าง letrec ซึ่งเพิ่มการเยื้องและความซับซ้อน วิธีการเรียกซ้ำแบบไม่ระบุชื่อช่วยให้นักพัฒนาสามารถเพิ่มการเรียกแบบเรียกซ้ำได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนโครงสร้างโดยรวมของโค้ด
การใช้งานนี้ใช้แมโครที่เรียกว่า lam/anon ที่ผูกตัวระบุพิเศษ $MyInvocation โดยอัตโนมัติเพื่ออ้างอิงถึงฟังก์ชันปัจจุบัน สิ่งนี้สะท้อนฟีเจอร์ที่คล้ายกันที่พบในภาษาอื่นๆ เช่น PowerShell แม้ว่าไวยากรณ์จะถูกปรับให้เข้ากับโครงสร้างแบบ Lisp ของ Racket
แนวคิดทางเทคนิคหลัก
- Anonymous Recursion: ฟังก์ชันที่สามารถเรียกตัวเองได้โดยไม่ต้องตั้งชื่อให้ชัดเจน
- Anaphoric Reference: กลไกของภาษาโปรแกรมที่อนุญาตให้อ้างอิงตัวเองแบบโดยนัย
- Tail Call Optimization: การปรับปรุงประสิทธิภาพของคอมไพเลอร์ที่แปลงการเรียกแบบเรียกซ้ำให้เป็นลูป
- Language-Oriented Programming (LOP): การสร้างภาษาเฉพาะโดเมนสำหรับพื้นที่ปัญหาที่แตกต่างกัน
- Macro System: ระบบที่อนุญาตให้ขยายไวยากรณ์และความหมายของภาษาในช่วงเวลาคอมไพล์
ปฏิกิริยาของชุมชนและแนวทางทางเลือก
การตอบสนองของชุมชนโปรแกรมเมอร์มีความหลากหลาย โดยหลายคนชี้ให้เห็นโซลูชันที่มีอยู่แล้วและตั้งคำถามถึงความจำเป็นของฟีเจอร์นี้ นักพัฒนาหลายคนเน้นย้ำว่า Racket มีรูปแบบ rec อยู่แล้ว ซึ่งให้ฟังก์ชันการทำงานที่คล้ายกันในขณะที่ให้โปรแกรมเมอร์เลือกชื่อที่มีความหมายสำหรับฟังก์ชันเรียกซ้ำของตน โซลูชันที่มีอยู่นี้ให้ความสามารถในการอ่านและการดีบักที่ดีกว่าโดยไม่สูญเสียความสะดวกในการหลีกเลี่ยงการปรับโครงสร้างโค้ดครั้งใหญ่
การอภิปรายยังขยายไปถึงการเปรียบเทียบว่าภาษาอื่นๆ จัดการกับความท้าทายที่คล้ายกันอย่างไร นักพัฒนา Clojure สังเกตเห็นคีย์เวิร์ด recur ของภาษาของตน แม้ว่าแนวทางนี้จะมีข้อจำกัด คือใช้งานได้เฉพาะในตำแหน่ง tail เท่านั้นและไม่รองรับการเรียกซ้ำร่วมกัน สมาชิกชุมชนบางคนแสดงความหงุดหงิดกับข้อจำกัดดังกล่าว โดยมองว่าเป็นข้อจำกัดของคอมไพเลอร์มากกว่าฟีเจอร์ที่เป็นประโยชน์
การเปรียบเทียบแนวทางของฟังก์ชันแบบเรียกซ้ำ
| ภาษา | คุณสมบัติ | ไวยากรณ์ | ข้อจำกัด |
|---|---|---|---|
| Racket | lam/anon |
$MyInvocation |
อยู่ในระยะทดลอง ชื่อตัวระบุคงที่ |
| Racket | rec |
ชื่อกำหนดเอง | แนวทางมาตรฐานที่แนะนำ |
| Clojure | recur |
คีย์เวิร์ด recur |
ใช้ได้เฉพาะตำแหน่ง tail เท่านั้น ไม่รองรับการเรียกซ้ำแบบร่วมกัน |
| PowerShell | การเรียกซ้ำแบบไม่ระบุชื่อ | $MyInvocation |
เป็นแรงบันดาลใจสำหรับการพัฒนาใน Racket |
| Scheme | SRFI-31 rec |
ชื่อกำหนดเอง | เป็นมาตรฐานตั้งแต่ปี 1998 |
ปรัชญาการออกแบบภาษาในวงกว้าง
การสนทนาเผยให้เห็นคำถามที่ลึกซึ้งกว่าเกี่ยวกับปรัชญาการออกแบบภาษาโปรแกรม แนวทางของ Racket เน้นการสร้างภาษาเฉพาะโดเมนและการให้ระบบแมโครที่ทรงพลังซึ่งให้นักพัฒนาขยายภาษาได้ด้วยตนเอง ปรัชญานี้ที่เรียกว่า Language-Oriented Programming ช่วยให้มีฟีเจอร์ทดลองอย่างการเรียกซ้ำแบบไม่ระบุชื่อได้แม้ว่าจะมีโซลูชันแบบดั้งเดิมอยู่แล้วก็ตาม
คุณสามารถปล่อยให้เนื้อหาของ lambda ไม่เปลี่ยนแปลง (เช่นเดียวกับ letrec) โดยทำการเปลี่ยนแปลงที่ภายนอก การเยื้องของคุณเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย คุณสามารถเลือกชื่อที่มีความหมายได้
การอภิปรายยังสัมผัสถึงการแลกเปลี่ยนที่มีอยู่ในภาษาโปรแกรมเฉพาะกลุ่ม แม้ว่าภาษาอย่าง Racket จะเสนอฟีเจอร์ที่ทรงพลังและดึงดูดนักพัฒนาที่มีทักษะ แต่ระบบนิเวศที่เล็กกว่าสามารถสร้างความท้าทายสำหรับการใช้งานในการผลิต สิ่งนี้สร้างวงจรป้อนกลับที่ภาษาใหม่ยังคงเป็นเฉพาะกลุ่มเพราะสามารถทดลองกับฟีเจอร์ที่ภาษาที่ใหญ่กว่าและมีการยอมรับมากกว่าไม่สามารถทำได้
ข้อพิจารณาเรื่องการดีบักและประสิทธิภาพ
นักพัฒนาบางคนยกข้อกังวลในทางปฏิบัติเกี่ยวกับการดีบักฟังก์ชันเรียกซ้ำเทียบกับแนวทางแบบวนซ้ำ แม้ว่าโซลูชันแบบเรียกซ้ำมักจะให้โค้ดที่สง่างามกว่าสำหรับโครงสร้างข้อมูลแบบต้นไม้ แต่อาจยากต่อการดีบักและอาจมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ภาษาโปรแกรมเชิงฟังก์ชันสมัยใหม่มักจะปรับฟังก์ชัน tail-recursive ให้ทำงานคล้ายกับลูป ซึ่งแก้ไขข้อกังวลเหล่านี้หลายประการ
ชุมชน Racket ได้พัฒนาเครื่องมืออย่างการติดตามฟังก์ชันเพื่อช่วยดีบักโค้ดเรียกซ้ำ แสดงให้เห็นว่าระบบนิเวศภาษาปรับตัวเพื่อรองรับกระบวนทัศน์ที่เลือกไว้อย่างไร สิ่งนี้เน้นย้ำว่าการตัดสินใจในการออกแบบภาษาส่งผลกระเทียบไปยังเครื่องมือและแนวปฏิบัติการพัฒนาอย่างไร
ฟีเจอร์การเรียกซ้ำแบบไม่ระบุชื่อท้ายที่สุดทำหน้าที่เป็นกรณีศึกษาที่น่าสนใจในการทดลองภาษาโปรแกรม แม้ว่าอาจไม่ได้แทนที่โซลูชันที่มีอยู่ แต่แสดงให้เห็นว่าระบบแมโครสามารถใช้เพื่อสำรวจแนวทางใหม่ๆ ต่อปัญหาการเขียนโปรแกรมทั่วไป ซึ่งมีส่วนต่อวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องของการออกแบบภาษาโปรแกรม