宣言型プログラミング 概要

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宣言型プログラミング

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/05/24 02:14 UTC 版)

概要

宣言型プログラミングは、現行式枠外の外部状態への代入コマンド、および外部状態の現行式への影響（副作用）といった命令的な性質を持たないパラダイムとして定義されている。命令的性質のステートメントに対して、宣言的なプログラム基本文は式とされる。

コマンドと副作用を持つ命令的なオペレータ（手続き・関数・ルーチン）は、計算内容のリスト化とステップ単位解釈が必要になるので、これがhow to accomplish it（どうなすべきか）とされる。

コマンドと副作用を持たない宣言的なオペレータは、その定義だけで計算内容を把握できるので、これがwhat to accomplish it（何をなすべきか）とされる。命令的オペレータを用いずに、宣言的オペレータを用いることが即ち宣言的なプログラムになる。式はオペレータ、オペランド、他の式、自己再帰式などの組み合わせになる。

宣言的パラダイムにあるべき特徴は以下のようになる。

1. 計算を主に表示的意味論で記述する高水準言語
2. 参照透過を担保できるように表現された副作用
3. 計算そのものを計算対象にできるという高階なプログラム
4. 数理論理学に準拠したプログラム

宣言的オペレータの性質である参照透過性は、同じ引数に対するオペレータの動作と返り値が不変であることを意味する。

式は単体で評価されるほか、引数に適用されて評価値（返り値）になる。式はほかへの引数にもなり、高階論理の式は他の式を引数にする。微分の導関数と同様に、式の返り値を式にすることもできる。引数や返り値にもできる式は、第一級とされる。

問い合わせ言語のSQLのクエリは宣言的とされるが、データベースの更新という副作用が伴なわれる場合はそうとは言えない。論理プログラミングも通常の導出原理は宣言的であるが、その過程で知識表現の追加が行われる場合はそうと言えなくなる。関数型言語の多くは、コマンドと副作用の取り扱いも許容している命令型と宣言型の折衷になっている。純粋関数型言語は宣言的に徹しており、プログラム正当性の形式的検証を可能にしている。 宣言型の専売特許である形式的検証に対して、命令型ではクラスやオブジェクトを宣言的フレームワークに内包して局面的な宣言的オペレータにしてその動作を検証することがある。JavaテストフレームワークJUnitなどが例である。

宣言型は並行プログラミングとの親和性が高いことも特筆される。これはセマフォやミューテックスや読み書きロックなどを駆使して同期的な並行性を実現することが多い命令型に対するアドバンテージである。宣言型は、式としてのプロセスを代数として扱えるので、その代数を他のプロセスへの引数としてのメッセージにしつつ、部分計算や評価戦略を応用しての非同期な並行性を実現できる。