أسلوب التمرير المستمر (CPS)

أسلوب التمرير المستمر (CPS) هو أسلوب للتعامل مع تدفق التحكم في برمجة الكمبيوتر والذي يتضمن تمرير عنصر التحكم بشكل صريح من خلال معلمة دالة.

تطور أسلوب التمرير المستمر (CPS)

يمكن إرجاع أصول أسلوب الاستمرار والتمرير إلى تطور علوم الكمبيوتر النظرية، ومفهوم الاستمرارية نفسه له جذور في حساب التفاضل والتكامل لامدا. أول ذكر صريح لـ "أسلوب الاستمرار في التمرير" كعبارة واستخدامه العملي تم تقديمه من قبل عالم الكمبيوتر كريستوفر ستراشي في الستينيات. خلال هذه الفترة كان هو وزملاؤه يستكشفون الدلالات الدلالية، وهو إطار لتحديد معاني لغات البرمجة.

الكشف عن أسلوب التمرير المستمر (CPS)

أسلوب التمرير المستمر (CPS) هو شكل من أشكال تنظيم البرنامج الذي يتضمن الاستخدام الصريح للاستمرارية. الاستمرارية هي تمثيل لحالة برنامج الكمبيوتر في وقت معين، بما في ذلك مكدس الاستدعاءات وقيم المتغيرات.

في CPS، تتلقى كل دالة وسيطة إضافية، تسمى عادة "cont" أو "k"، والتي تمثل استمرار البرنامج - ما الذي يجب أن يحدث بعد انتهاء الدالة من حسابها. عندما تحسب الدالة نتيجتها، فإنها "ترجع" هذه النتيجة عن طريق تمريرها إلى المتابعة، بدلاً من إعادتها بالطريقة المعتادة.

يمكن رؤية هذا المفهوم كطريقة لجعل تدفق التحكم واضحًا: فبدلاً من تمرير التحكم ضمنيًا إلى المتصل عند الانتهاء، تقوم وظيفة CPS بتمرير التحكم عن طريق استدعاء الاستمرارية.

بنية أسلوب التمرير المستمر (CPS)

في اصطلاح استدعاء الوظائف التقليدية، عند استدعاء دالة، يتم تنفيذها وإرجاع التحكم إلى المتصل بقيمة إرجاع. ومع ذلك، في أسلوب التمرير المستمر، يتم تمرير عنصر التحكم بشكل صريح من خلال معلمة دالة، والتي يطلق عليها غالبًا اسم "الاستمرار".

يمثل الاستمرار بقية الحساب. أي أنه عندما تتلقى دالة استمرارًا، فإنها تنفذ بعض العمليات ثم تمرر النتيجة إلى الاستمرارية المستلمة. وبالتالي، في أسلوب التمرير المستمر، لا يتم تنفيذ الإرجاع ضمنيًا أبدًا.

قد تبدو وظيفة CPS النموذجية بلغة زائفة كما يلي:

المغلقرمز النسخ
function add(a, b, continuation) {
    result = a + b;
    continuation(result);
}

تقوم وظيفة "الإضافة" هذه بتنفيذ عملية إضافة ثم تمرر النتيجة إلى المتابعة.

الميزات الرئيسية لأسلوب التمرير المستمر (CPS)

1. تدفق التحكم الصريح: في CPS، يكون التحكم في التدفق واضحًا. لا يوجد تتبع مخفي للمكدس، ويمكنك رؤية ترتيب التنفيذ بوضوح في التعليمات البرمجية.

2. المرونة: نظرًا لأن CPS يفصل الحساب عن تدفق التحكم، فإنه يوفر مرونة أكبر للتعامل مع تدفق التحكم.

3. عمليات عدم الحظر: CPS مفيد جدًا في إدارة العمليات غير المحظورة أو غير المتزامنة. يمكن استخدامه لتجنب جحيم رد الاتصال وإدارة سيناريوهات تدفق التحكم المعقدة في التعليمات البرمجية غير المحظورة.

4. تحسين المكالمة الخلفية: يمكن أن تستفيد اللغات التي تدعم تحسين المكالمات الخلفية من CPS لأنها تحول جميع المكالمات إلى مكالمات خلفية، والتي يمكن أن تكون أكثر كفاءة من حيث استخدام الذاكرة.

أنواع أسلوب التمرير المستمر (CPS)

هناك نوعان رئيسيان من الاستمرارية، أسلوب مباشر و أسلوب استمرار التمرير. وفيما يلي مقارنة بين الاثنين:

الاستخدام والمشاكل والحلول

يجد CPS استخدامه في الغالب في لغات البرمجة الوظيفية وفي إدارة العمليات غير المتزامنة.

1. جافا سكريبت غير المتزامن: تستخدم JavaScript، خاصة في Node.js، CPS لإدارة العمليات غير المتزامنة غير المحظورة. تعتبر عمليات الاسترجاعات في JavaScript أمثلة على CPS.

2. البرمجة الوظيفية: تستخدم لغات مثل Scheme وHaskell CPS للتعامل مع هياكل التحكم مثل الحلقات ومعالجة الاستثناءات.

ومع ذلك، يمكن أن يؤدي CPS إلى بعض المشاكل:

• مقروئية: قد يؤدي CPS أحيانًا إلى تعليمات برمجية يصعب قراءتها وفهمها بسبب جحيم رد الاتصال، خاصة إذا كان هناك الكثير من عمليات الاسترجاعات المتداخلة.
• كفاءة: من المحتمل أن يؤدي تحويل CPS إلى زيادة حجم التعليمات البرمجية بسبب المعلمات الإضافية واستدعاءات الوظائف.

الحلول لهذه المشاكل هي:

• يستخدم وعود أو غير متزامن/انتظار في JavaScript لتجنب جحيم رد الاتصال وتحسين إمكانية القراءة.
• إن استخدام لغات البرمجة التي تدعم تحسين الاتصال الخلفي يمكن أن يخفف من مخاوف الكفاءة.

مقارنات

فيما يلي مقارنة بين CPS ونماذج البرمجة الأخرى:

الآفاق المستقبلية

تستمر CPS في لعب دور أساسي في هيكلة التعليمات البرمجية غير المتزامنة، خاصة في JavaScript. يمكن اعتبار تقديم async/await، وهو السكر النحوي على الوعود، بمثابة تطور على CPS التقليدي، مما يوفر بناء جملة أفضل ويتجنب جحيم رد الاتصال.

نظرًا لأن تطبيقات الويب والخادم أصبحت أكثر تعقيدًا وأصبح التزامن أكثر أهمية، فمن المرجح أن تصبح CPS ونماذج البرمجة غير المتزامنة الأخرى أكثر أهمية. هناك بحث مستمر في تحسين لغات البرمجة وأنظمة وقت التشغيل لدعم هذه النماذج بشكل أفضل.

الخوادم الوكيلة وCPS

تعمل الخوادم الوكيلة كوسيط للطلبات المقدمة من العملاء الذين يبحثون عن موارد من خوادم أخرى. عند التعامل مع طلبات العميل المتزامنة، قد يستخدم الخادم الوكيل CPS أو نماذج برمجة غير متزامنة مماثلة لإدارة هذه الطلبات دون حظر، وبالتالي تحسين الإنتاجية والأداء.

روابط ذات علاقة

1. أسلوب الاستمرار والتمرير على ويكيبيديا
2. فن الاستمرارية
3. تاريخ هاسكل: الكسل مع الفصل