AI框架的编程范式

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2023-07-21 22:36:33

声明式编程与命令式编程

声明式编程（Declarative programming）和命令式编程（Imperative programming）是软件工程中两种不同的编程风格。

声明式编程是指只告诉计算机想要达到的结果（What），机器自己摸索执行过程（How），而命令式编程则是详细的命令机器怎么去处理一件事情以达到想要的结果。声明式编程不需要告诉计算机问题领域，从而避免随之而来的副作用，而命令式编程则需要用算法来明确的指出每一步该怎么做。

在AI框架中，主要使用到的编程范式主要有两种：声明式编程和命令式编程。其中TensorFlow提供了声明式编程体验，PyTorch提供了命令式的编程体验。但两种编程模型之间并不存在绝对的边界，multi-stage编程和及时编译（Just-in-time,JIT）技术能够实现两种编程模式的混合。

函数式编程

函数式编程（Functional Programming）是一种编程范式，其本质上也是一种声明式编程风格。函数式编程的核心是只使用纯粹的数学函数编程，函数的结果仅取决于参数，而没有副作用。函数式编程最重要的特点是“函数第一位”（First Class），即函数可以出现在任何地方，比如可以把函数作为参数传递给另一个函数，不仅如此你还可以将函数作为返回值。函数式编程的优点是代码更加简洁明了、更可预测，并且可测试性也更好。

主流AI框架的编程范式

目前主流AI框架以Python为主的高层次语言为前端，提供脚本式的编程体验，后端用更低层次的编程模型和编程语言开发。主流AI框架提供了声明式（declarative programming）和命令式（imperative programming）两种编程范式。在主流的AI框架中，TensorFlow提供了声明式编程体验，PyTroch提供了命令式的编程体验。但两种编程模型之间并不存在绝对的边界，multi-stage编程和及时编译（Just-in-time,JIT）技术能够实现两种编程模式的混合。

随着AI框架引入更多的编程模式和特性，例如TensorFlow Eager模式和PyTorch JIT的加入，主流AI框架都选择了通过支持混合式编程以兼顾两者的优点。命令式编程和声明式编程都有各自的优缺点，开发者可以根据具体场景选择合适的编程范式。

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