Cos'è il codice dichiarativo?

Il codice dichiarativo è a paradigma di programmazione che si concentra sulla descrizione che cosa il programma dovrebbe realizzare piuttosto che come dovrebbe essere fatto.

Cosa si intende per codice dichiarativo?

Il codice dichiarativo è uno stile di programmazione in cui lo sviluppatore esprime la logica di calcolo senza specificare esplicitamente il flusso di controllo o i passaggi richiesti per ottenere il risultato desiderato. A differenza di programmazione imperativa, che si concentra sulla descrizione della sequenza di operazioni necessarie per raggiungere un obiettivo, la programmazione dichiarativa astrae il processo, consentendo allo sviluppatore di definire che cosa il risultato dovrebbe essere piuttosto che come per raggiungerlo.

Ciò significa che in programmazione dichiarativa, l'enfasi è posta sulla descrizione delle proprietà o dello stato del sistema in vari punti nel tempo, piuttosto che sulla fornitura di una procedura passo-passo su come modificare tale stato. Il codice dichiarativo spesso porta a programmi più semplici e leggibili perché astrae le complessità delle strutture di controllo, consentendo al programmatore di concentrarsi sui risultati finali desiderati.

Esempi di codice dichiarativo

Ecco alcuni esempi di codice dichiarativo in diversi contesti:

1. SQL (linguaggio di query strutturato)

SELEZIONA nome, età DA utenti DOVE età > 30;

In questo esempio, il codice specifica che cosa dati da recuperare (nome ed età degli utenti) e a quali condizioni (età superiore a 30 anni), senza specificare come il database dovrebbe cercare, filtrare o recuperare i dati.

2. HTML (linguaggio di marcatura ipertestuale)

Benvenuti nel mio sito web

Questa è una pagina di esempio.

Qui, lo sviluppatore descrive la struttura della pagina web, come la presenza di un titolo e di un paragrafo. Non c'è bisogno di specificare come il browser dovrebbe rendere gli elementi; è astratto.

3. CSS (Cascading Style Sheets)

h1 {

  color: blue;

}

p {

  font-size: 16px;

}

In questa CSS Ad esempio, il codice dichiara lo stile per gli elementi h1 e p (rispettivamente colore blu e dimensione del carattere), senza descrivere il processo di basso livello su come il browser dovrebbe applicare gli stili.

4. Programmazione funzionale (Haskell)

sumList :: [Int] -> Int

sumList xs = sum xs

In Haskell, il codice si concentra su che cosa—sommando l'elenco di interi—senza specificare l'esatto processo di iterazione. La funzione somma si occupa dei dettagli di come viene eseguita la somma.

5. React JSX (libreria JavaScript per l'interfaccia utente)

<button onClick={handleClick}>Click me</button>

Questo codice dichiarativo descrive il UI elemento (un pulsante) e la logica di gestione degli eventi (onClick). Lo sviluppatore specifica il risultato desiderato, che è un pulsante con un gestore di eventi, ma non l'implementazione esatta di come l'evento viene gestito. React gestirà i dettagli.

Usi del codice dichiarativo

Il codice dichiarativo è utilizzato in una varietà di domini e scenari, offrendo vantaggi come semplicità, espressività e astrazione dai dettagli di implementazione. Ecco alcuni utilizzi chiave del codice dichiarativo:

• Banca Dati interrogazioni (SQL). SQL è uno degli esempi più comuni di programmazione dichiarativa. In SQL, si specifica che cosa dati desiderati (ad esempio colonne, tabelle, condizioni) senza dover specificare come il database dovrebbe recuperare quei dati. Il motore del database sottostante ottimizza l'esecuzione, il che consente agli sviluppatori di concentrarsi sulla logica piuttosto che sui dettagli di implementazione.

Esempio:

SELECT * FROM customers WHERE age > 30;

Questa query definisce i requisiti dei dati, recuperando tutte le colonne per i clienti la cui età è superiore a 30 anni, senza specificare come il motore del database dovrebbe eseguire la ricerca.

• Layout della pagina web (HTML/CSS). HTML e CSS sono linguaggi dichiarativi usati per strutturare e definire lo stile delle pagine web. HTML definisce la struttura della pagina (come titoli, paragrafi, immagini) mentre CSS specifica come tali elementi devono essere definiti (come colori, dimensioni e posizioni). Gli sviluppatori dichiarano il layout o l'aspetto desiderato senza istruire il browser su come rendere tali elementi.

Esempio:

<div class="header">Welcome</div>

Nel CSS:

.header {

  font-size: 24px;

  color: blue;

}

• Programmazione funzionale. Cookie di funzionalità linguaggi di programmazione come Haskell, Scala e parti di JavaScript concentrarsi sulla programmazione dichiarativa. In questi linguaggi, le funzioni sono spesso scritte come espressioni che descrivono trasformazioni sui dati, piuttosto che come sequenze di passaggi. Ciò porta a un codice più conciso, leggibile e manutenibile che enfatizza l'immutabilità e il calcolo senza stato.

Esempio in Haskell:

map (*2) [1,2,3,4]  -- [2,4,6,8]

In questo modo si dichiara la trasformazione desiderata (moltiplicando ogni elemento per 2) anziché specificare come deve avvenire l'iterazione sull'elenco.

• Framework di interfaccia utente (React, Vue.js). Nei framework UI come React o Vue.js, gli sviluppatori dichiarano la struttura dell'interfaccia utente in termini di componenti, proprietà e stati. Il framework si occupa del rendering e aggiorna l'UI se necessario. L'approccio dichiarativo aiuta a evitare di dover gestire in modo esplicito manipolazioni DOM di basso livello e codice di gestione degli eventi.

Esempio in React:

<button onClick={handleClick}>Click me</button>

Qui si dichiara che deve apparire un pulsante e React si occupa di gestire l'evento e di eseguire gli aggiornamenti dell'interfaccia utente quando si fa clic sul pulsante.

• Infrastruttura come codice (IaC). Strumenti come Terraform, Ansible e CloudLa formazione usa codice dichiarativo per definire l'infrastruttura. In IaC, gli sviluppatori descrivono lo stato desiderato dell'infrastruttura e lo strumento assicura che l'infrastruttura corrisponda a tale stato. Ad esempio, potresti dichiarare che una macchina virtuale con determinate proprietà dovrebbe esistere e lo strumento gestirà il processo di creazione o aggiornamento.

Esempio in Terraform:

resource "aws_instance" "example" {

  ami           = "ami-123456"

  instance_type = "t2.micro"

}

In questo modo viene definito lo stato desiderato per la macchina virtuale, mentre Terraform gestisce la creazione o la modifica dell'istanza.

• Trasformazione dei dati (XSLT, LINQ). Negli scenari di trasformazione dei dati, linguaggi come XSLT o LINQ (Language Integrated Query in C#) consentono trasformazioni dichiarative dei dati da un formato a un altro, come da XML a HTML o interrogando raccolte in memoria. Invece di descrivere come iterare sui dati ed eseguire la trasformazione, gli sviluppatori dichiarano cosa dovrebbe produrre la trasformazione.

Esempio in XSLT:

<xsl:template match="book">

  <h2><xsl:value-of select="title" /></h2>

</xsl:template>

• Definizioni di flusso di lavoro dichiarativo (Apache Airflow, AWS Step Functions). Nei moderni sistemi di elaborazione dati o di orchestrazione del flusso di lavoro, la programmazione dichiarativa viene utilizzata per definire i flussi di lavoro. Invece di scrivere procedure passo-passo per l'esecuzione delle attività, si definiscono le attività e le loro dipendenze, lasciando al framework la gestione dell'ordine di esecuzione e della gestione degli errori.

Esempio in Airflow (Python):

from airflow import DAG

from airflow.operators.dummy_operator import DummyOperator

from datetime import datetime

dag = DAG('my_dag', start_date=datetime(2021, 1, 1))

task1 = DummyOperator(task_id='start', dag=dag)

task2 = DummyOperator(task_id='end', dag=dag)

task1 >> task2 # Definizione della dipendenza delle attività

• Gestione della configurazione (formato YAML, JSON). Strumenti come kubernetes, Docker Compose o Pipeline CI / CD uso spesso Yamla o JSON per la configurazione dichiarativa. Qui, dichiari lo stato desiderato del sistema (ad esempio, quali contenitori eseguire, quali risorse necessitano, variabili di ambiente) senza specificare la sequenza esatta di azioni per raggiungere tale stato.

Esempio in Docker Compose (YAML):

version: '3'

services:

  web:

    image: nginx

    ports:

      - "80:80"

Come scrivere un codice dichiarativo?

La scrittura di codice dichiarativo implica la focalizzazione sulla descrizione che cosa vuoi che il programma faccia, piuttosto che come per farlo. Per scrivere codice dichiarativo, puoi seguire questi passaggi:

• Identificare il risultato desiderato. Inizia definendo chiaramente cosa vuoi che il programma realizzi. Potrebbe trattarsi di una trasformazione dei dati, di una visualizzazione dell'interfaccia utente, di una query del database o di una configurazione dell'infrastruttura. La chiave è concentrarsi sul risultato piuttosto che sul processo.
• Utilizzare gli strumenti o i linguaggi giusti. Seleziona un linguaggio o framework che supporti la programmazione dichiarativa. Ad esempio, SQL è utilizzato per interrogare i database, HTML e CSS per il web design, linguaggi di programmazione funzionale come Haskell per le trasformazioni dei dati e framework come React per lo sviluppo dell'interfaccia utente.
• Astrarre il flusso di controllo. Nella programmazione dichiarativa, il flusso di controllo è in genere gestito dal framework o dal sistema con cui stai lavorando. Evita di specificare loops, condizionali o operazioni dettagliate passo dopo passo. Invece, concentrati sull'espressione dello stato o delle operazioni desiderate.
• Definire istruzioni di alto livello. Scrivi istruzioni o espressioni che dichiarano le proprietà o le trasformazioni che desideri, lasciando che il sistema sottostante capisca come implementarle. Ad esempio, invece di eseguire un ciclo su un elenco per filtrare i valori, puoi dichiarare una trasformazione o una condizione di filtraggio.
• Sfrutta le librerie o le funzioni integrate. Molti linguaggi o framework dichiarativi forniscono astrazioni di alto livello, come query di database, componenti dell'interfaccia utente o funzionalità di gestione dello stato, che consentono di specificare ciò che si desidera senza impantanarsi nei dettagli di implementazione.
• Siate concisi e leggibili. Uno dei punti di forza del codice dichiarativo è la sua semplicità. Cerca di evitare inutili complessità utilizzando una sintassi semplice ed espressiva che comunichi il risultato desiderato in modo diretto.

Quali sono i vantaggi e le sfide dell'utilizzo di un codice dichiarativo?

In questa sezione esploreremo i vantaggi e le sfide dell'utilizzo del codice dichiarativo. Comprendere sia i punti di forza che i limiti può aiutarti a determinare quando e come utilizzare efficacemente il codice dichiarativo nei tuoi progetti.

Vantaggi del codice dichiarativo

Ecco alcuni dei principali vantaggi del codice dichiarativo:

• Più semplice e leggibile. Il codice dichiarativo tende ad essere più conciso e più facile da leggere poiché si concentra sulla descrizione che cosa il programma dovrebbe fare piuttosto che come per farlo. Questo lo rende più facile da capire e mantenere.
• Complessità ridottaAstraendo i dettagli di basso livello e il flusso di controllo, il codice dichiarativo semplifica le attività complesse, rendendo più facile lavorarci e modificarlo.
• Meno frasi fatte. Il codice dichiarativo spesso richiede meno righe e meno codice ripetitivo rispetto agli approcci imperativi. Ciò porta a un codice più pulito ed efficiente.
• Miglioramento della manutenibilità. Il livello più elevato di astrazione nel codice dichiarativo implica che esso sia meno strettamente vincolato a dettagli di implementazione specifici, rendendolo più facile da modificare o estendere in futuro.
• Meglio concentrarsi sulla logica aziendale. Gli sviluppatori possono concentrarsi sull'espressione della logica fondamentale o dell'obiettivo del programma, anziché occuparsi dei passaggi procedurali sottostanti, ottenendo così una risoluzione dei problemi più efficiente.
• Riduzione degli errori. Con meno righe di codice e una minore gestione manuale delle operazioni, il codice dichiarativo riduce le possibilità di introdurre errori, come la gestione errata di cicli o istruzioni condizionali.
• Ottimizzazione tramite framework o sistema. In molti casi, il sistema (ad esempio un motore di database o un framework) ottimizza l'esecuzione del codice dichiarativo in background, ottenendo prestazioni potenzialmente migliori rispetto alla specificazione manuale di ogni passaggio.

Sfide del codice dichiarativo

Ecco alcune sfide associate al codice dichiarativo:

• Controllo limitato sull'esecuzione. Nella programmazione dichiarativa, il sistema sottostante gestisce il modo in cui vengono eseguite le attività. Ciò a volte porta a inefficienze o mancanza di controllo a grana fine sull'ottimizzazione delle prestazioni, rendendo più difficile la messa a punto di parti specifiche del processo.
• Curva di apprendimento. I linguaggi e i framework dichiarativi spesso richiedono un modo di pensare diverso rispetto a quelli imperativi. Per gli sviluppatori abituati a specificare ogni passaggio di un processo, la transizione a un approccio dichiarativo comporta una curva di apprendimento ripida.
• Debug e tracciamento. Poiché i dettagli di implementazione sono astratti, il debug e il tracciamento del flusso di esecuzione possono essere più difficili. L'identificazione della causa principale dei problemi può richiedere una comprensione più approfondita del framework o del sistema che gestisce l'esecuzione.
• Costi aggiuntivi per le prestazioni. In alcuni casi, il codice dichiarativo introduce un overhead di prestazioni dovuto ai livelli di astrazione e al modo generalizzato in cui vengono gestite le attività. Ciò può essere particolarmente problematico nelle applicazioni critiche per le prestazioni in cui è necessario un controllo preciso sull'utilizzo delle risorse.
• Di meno flexflessibilità. Mentre il codice dichiarativo si concentra su che cosa piuttosto che la come, questo a volte limita flexbilità. La personalizzazione del comportamento per adattarlo a requisiti specifici e complessi potrebbe non essere così semplice o possibile entro i vincoli di un approccio dichiarativo.
• Disallineamento dell'astrazione. Le astrazioni fornite dai linguaggi o framework dichiarativi potrebbero non sempre allinearsi perfettamente con le esigenze dello sviluppatore. In alcuni casi, l'astrazione del sistema potrebbe rendere più difficile esprimere una certa logica, portando a soluzioni alternative o compromessi.

Codice dichiarativo vs. codice imperativo

Confrontiamo il codice dichiarativo e il codice imperativo in una tabella: