Что такое сигнатура функции

Что такое сигнатура функции? Signature (сигнатура) — это что?

Как известно, интерфейс прикладного программирования, именуемый API, включает в себя библиотеки функций и классов с описанием семантики и сигнатуры (signature) . В данной статье мы поговорим, что же такое сигнатура и для чего она нужна. Об этом написано уже много слов, но мы уверены, что чтение нашего текста тоже не будет для вас бесполезным.

Сигнатура — это часть общего объявления функции, которая позволяет средствам трансляции выполнять идентификацию этой самой функции среди других. В разных языках программирования есть различные представление о сигнатуре (signature).

Сигнатура (signature): какая она бывает?

Существует как сигнатура реализации, так и сигнатура вызова (обычно эти понятия различают).

Signature вызова в большинстве случаев формируется из синтаксической конструкции вызова функции, при этом учитывается сигнатура области её видимости, а также имя функции и последовательность фактических типов аргументов в самом вызове и в типе результата.

Если говорить о сигнатурах (signatures) реализации, то здесь участвуют следующие элементы, входящие в синтаксическую конструкцию объявления функции: — имя; — последовательность формальных типов аргументов; — спецификатор области видимости функции.

Signature в разных языках программирования

В языке программирования С++ простая функция распознаётся компилятором по последовательности типов её аргументов и её имени, что и составляет в данном языке сигнатуру или сигнату функции. И если функция — это метод некоторого класса, то в Signature участвует и имя класса.

Если говорить о языке программирования Java, то тут сигнатура метода составляется из его имени и последовательности типа параметров. То есть тип значение в signature не участвует.

Однако давайте подробнее остановимся на том, зачем нужна сигнатура в JavaScript.

Signature в JavaScript: особенности применения signature

Когда программист на Javascript овладевает самыми глубокими секретами функционального программирования, он всё чаще встречает стрелки с типом, которые написаны над функциями. Первая мысль: «Что такое? Я же мастер по динамически типизированному Javascript, который свободен от ограничений типов».

На самом деле, всё просто, а такие записи не что иное, как сигнатура типов. С помощью signature можно рассказать о функции, причём сама по себе сигнатура значит в функциональном программировании гораздо больше, чем можно подумать.

Почему Signature полезна в коде?

Signature определяет возвращаемые и входящие типы для функции, включая иногда типы, число и порядок аргументов, которые содержатся в функции. Таким образом, signature используется для отслеживания работы функции.

Сигнатура типов основана на системе Хиндли-Милнера. Если вы обнаружите функцию, которая задокументирована Signature и будете уметь понимать её, это даст вам самое наглядное представление о работе данной функции.

Signature и простые функции

Смотрим пример использования signature:

// length :: String → Number const length = s => s.length;

В вышеуказанном примере функция принимает строку, возвращая число. И если мы посмотрим на этот участок кода с signature внимательнее, то увидим следующее: 1. Вначале записывается имя функции, потом :: . 2. Далее перед стрелкой signature записывается входящий тип. 3. После этого возвращаемый тип записывается после стрелки signature либо в самом конце.

Собственно говоря, вполне нормально, когда функция имеет множественные signatures, пока это удобно. Но если она становится чересчур гибкой, следует использовать произвольные переменные Хиндли-Милнера.

Выводы о signature

Умение понимать signature полезно как в JavaScript, так и в прочих функциональных языках. И если нам нужно заимствовать любую чистую функцию, мы можем всего лишь обратиться к её signature, чтобы понять, с каким участком кода нам надо работать.

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

// length :: String → Number
const length = s => s.length;

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

Сначала записывается имя функции, а затем :: .
Входящий тип записывается перед стрелкой.
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:

// length :: [Number] → Number
const length = arr => arr.length

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.

// join :: (String, [String]) → String
const join = (separator, arr) => arr.join(separator)

Функции высшего порядка

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

// addOneToAll :: ((Number → Number),[Number]) → [Number]
const addOneToAll = (addOne = x=>x+1 , arr) => arr.map(addOne)

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

// identity :: a → a
const identity = a => a

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:

// length :: [a] → Number
const length = arr => arr.length

// head :: [a] → a
const head = arr => arr[0]

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

// map :: (a → b) → [a] → [b]
const map = fn => arr => arr.map(fn)

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

map :: [a] → [b]

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

// allToString :: [a] → [String]
const allToString = arr => arr.map(toString)

Давайте посмотрим на стандартные filter и reduce

// filter :: (a → bool) → [a] → [a]
const filter = fn => arr => arr.filter(fn)// reduce :: (b → a → b) → b → [a] → b
const reduce = fn => init => arr => arr.reduce(fn, init)

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.

// Сигнатура типов head следующая:
// head :: [a] → acompose(map(fn), head) == compose(head, fn)

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:

compose(map(fn), head) == compose(head, fn)--Переводим в сигнатуры типов--[a] → [b] → b == [a] → a → b-- Убираем промежуточные этапы --[a] → b == [a] → b

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.

Спасибо за прочтение ��

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:

const result = Math.pow(2, 'boom'); console.log(result); // => NaN

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:

Math.pow(base, exponent) Параметры base Основание степени. exponent Показатель степени, в которую возводится основание base.

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.

Упражнение не проходит проверку — что делать? ��

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.

В моей среде код работает, а здесь нет ��

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.

Мой код отличается от решения учителя ��

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.

Прочитал урок — ничего не понятно ��

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.

Полезное

Определения

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

Что такое сигнатура функции в Python?

Чтобы узнать, как работает функция, нужно обратиться к документации.

Например, функция range() . Заглянем в документацию , первые две строки, описывающие входные параметры функции - это есть её сигнатура.

class range(stop) class range(start, stop[, step])

Из этой сигнатуры мы видим, что если в функцию передать один параметр, он будет рассматриваться как stop. Вторая строка показывает, что функция также может принимать 2 или 3 параметра. В таком случае 2 (start и stop) будут обязательными, а третий (step) в квадратных скобках - необязательный.

После сигнатуры в документации следует описание, какого типа должны быть входящие параметры, что функция делает с ними и что возвращает.

Также сигнатура может сразу показывать результат функции. Если запросить документацию этой же функции из REPL интерпретатора Python, то он выведет:

range(stop) -> range object range(start, stop[, step]) -> range object