Кратко: императивная — «как» делать (шаги, состояние), функциональная — «вычисления как композиции функций» (минимум побочных эффектов), декларативная — «что» нужно получить (правила/запросы/ограничения). Ниже — сравнение по задачам, примерам и компромиссам.
1) Императивная парадигма
- Суть: явные шаги и изменение состояния (циклы, присваивания).
- Типичные задачи и примеры:
- Системное программирование, драйверы, встраиваемые системы (C, Rust), где требуется контроль за памятью и ресурсами.
- Высокопроизводительные численные расчёты, графика, игры (C++, CUDA).
- Пошаговые алгоритмы с мутабельными структурами (сортировки, оптимизации в памяти).
- Компромиссы:
- Производительность: обычно даёт лучший низкоуровневый контроль и минимальные накладные расходы, легко оптимизируется вручную.
- Сопровождение: при больших проектах риск «спагетти»-кода из-за глобального состояния; отладка сложных взаимодействий сложнее.
- Выражаемость: низкоуровневые операции выражаются естественно, но высокоуровневые абстракции (композиция трансформаций) менее компактны.
2) Функциональная парадигма
- Суть: функции как значения, неизменяемость, явное управление побочными эффектами (чистые функции, HOF, ленивость/строгость).
- Типичные задачи и примеры:
- Обработка и трансформация потоков данных / ETL, компоновка трансформаций (map/filter/reduce) (Haskell, Scala, F#, OCaml).
- Конкурентные / распределённые и отказоустойчивые системы (Erlang/Elixir) — благодаря отсутствию общих мутабельных состояний.
- Реализация компиляторов, анализов, DSL — чистота упрощает формальные доказательства и тестирование.
- Компромиссы:
- Производительность: частые аллокации неизменяемых структур и сборщик мусора могут давать накладные расходы, но оптимизации (ревергентные структуры, локальный мутабилизм, оптимизация хвостовой рекурсии, JIT) часто нивелируют это; для параллелизма часто проще достичь хорошей масштабируемости.
- Сопровождение: чистый код легче тестировать, рефакторить и формально анализировать; однако функциональные идиомы могут быть непривычны для большинства инженеров.
- Выражаемость: очень хороша для задач, сводимых к композиции преобразований; сложный императивный контрольный поток иногда выражается менее прямо (или требует специальных эффект-систем).
3) Декларативная парадигма
- Суть: описываешь цель/ограничения, а не порядок шагов; исполнение/планирование делает движок (SQL, Prolog, регулярные выражения, системы ограничений, Terraform, CSS).
- Типичные задачи и примеры:
- Запросы и агрегирование данных (SQL).
- Решение логических задач и правил вывода (Prolog, экспертные системы).
- Конфигурация инфраструктуры, декларативные UI/стили (Terraform, Kubernetes manifests, CSS/HTML).
- Планирование/расписание и задачи с ограничениями (CP/SMT solvers).
- Компромиссы:
- Производительность: движки часто сильно оптимизируют (например, план выполнения SQL), но у разработчика меньше контроля; можно получить неоптимальные планы при сложных запросах.
- Сопровождение: код часто короче и ближе к бизнес-логике, легче читать намерение; но поведение зависит от движка и его оптимизатора — отладка «почему так выполняется» может быть нетривиальна.
- Выражаемость: отлично для выражения ограничений и целей; сложно описать низкоуровневое управление ресурсами или детальные алгоритмические шаги.
4) Практические соображения и смешанные подходы
- Много современных систем используют смешанные парадигмы: ядро в императивном стиле для производительности, логика/запросы в декларативном для данных, функциональные компоненты для чистых трансформаций.
- Выбор зависит от требований:
- Требуется максимум производительности и контроль — склоняться к императивному/системному.
- Требуется высокая параллелизация, формальная верификация или удобная композиция преобразований — функциональный стиль.
- Требуется ясная бизнес-логика, запросы к данным или решение ограничений — декларативный стиль/движки.
Короткие рекомендации:
- Нужен контроль и минимум накладных расходов — императивный.
- Нужна простая параллелизация, тестируемость и выражение трансформаций — функциональный.
- Нужна компактная запись правил/запросов/конфигурации — декларативный.
Если нужно — приведу памятку по выбору для конкретной задачи (оптимизация, веб-сервис, база данных и т. п.).