El estilo de paso de continuación (CPS) es un método para manejar el flujo de control en la programación de computadoras que implica pasar el control explícitamente a través de un parámetro de función.
La evolución del estilo de paso continuo (CPS)
Los orígenes del estilo de paso de continuación se remontan al desarrollo de la informática teórica, y el concepto de continuaciones en sí tiene sus raíces en el cálculo lambda. La primera mención explícita del “estilo de paso de continuación” como frase y su uso en la práctica fue introducida por el informático Christopher Strachey en la década de 1960. Fue durante este período que él y sus colegas exploraban la semántica denotacional, un marco para definir los significados de los lenguajes de programación.
Estilo de paso de continuación desplegado (CPS)
El estilo de paso de continuación (CPS) es una forma de organización de programas que implica el uso explícito de continuaciones. Una continuación es una representación del estado de un programa de computadora en un momento determinado, incluida la pila de llamadas y los valores de las variables.
En CPS, cada función recibe un argumento adicional, normalmente llamado "cont" o "k", que representa la continuación del programa: lo que debería suceder después de que la función termine su cálculo. Cuando la función ha calculado su resultado, "devuelve" este resultado pasándolo a la continuación, en lugar de devolverlo de la forma habitual.
El concepto puede verse como una forma de hacer explícito el flujo de control: en lugar de pasar el control implícitamente a la persona que llama cuando finaliza, una función CPS pasa el control llamando a la continuación.
La estructura del estilo de paso de continuación (CPS)
En la convención tradicional de llamada a funciones, cuando se llama a una función, se ejecuta y devuelve el control a la persona que llama con un valor de retorno. Sin embargo, en el estilo de paso de continuación, el control se pasa explícitamente a través de un parámetro de función, a menudo denominado "continuación".
La continuación representa el resto del cálculo. Es decir, cuando una función recibe una continuación, realiza algunas operaciones y luego pasa el resultado a la continuación recibida. Por lo tanto, en el estilo de paso de continuación, el retorno nunca se realiza implícitamente.
Una función CPS típica en un pseudolenguaje podría verse así:
CSSfunction add(a, b, continuation) {
result = a + b;
continuation(result);
}
Esta función "agregar" realiza una operación de suma y luego pasa el resultado a la continuación.
Características clave del estilo de paso de continuación (CPS)
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Flujo de control explícito: En CPS, el flujo de control es explícito. No hay ningún rastro de pila oculto y puede ver claramente el orden de ejecución en el código.
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Flexibilidad: Dado que CPS desacopla el cálculo del flujo de control, brinda más flexibilidad para manipular el flujo de control.
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Operaciones sin bloqueo: CPS es muy útil para gestionar operaciones asincrónicas o sin bloqueo. Se puede utilizar para evitar el infierno de las devoluciones de llamadas y gestionar escenarios complejos de flujo de control en código sin bloqueo.
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Optimización de llamadas de cola: Los lenguajes que admiten la optimización de llamadas finales pueden beneficiarse de CPS, ya que transforma todas las llamadas en llamadas finales, lo que puede ser más eficiente en términos de uso de memoria.
Tipos de estilo de paso de continuación (CPS)
Existen principalmente dos tipos de continuaciones, estilo directo y estilo de paso de continuación. A continuación se muestra una comparación entre los dos:
| Estilo | Descripción |
|---|---|
| Estilo directo | En el estilo directo, una función completa su ejecución y devuelve el control a la función que la llama. El valor de retorno suele ser el resultado de un cálculo. |
| Estilo de paso de continuación | En CPS, la función recibe un argumento adicional, la continuación, y pasa el resultado a esta continuación. El flujo de control es explícito. |
Uso, problemas y soluciones
CPS se utiliza principalmente en lenguajes de programación funcionales y en la gestión de operaciones asincrónicas.
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JavaScript asincrónico: JavaScript, especialmente en Node.js, utiliza CPS para gestionar operaciones asincrónicas sin bloqueo. Las devoluciones de llamada en JavaScript son ejemplos de CPS.
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Programación funcional: Lenguajes como Scheme y Haskell usan CPS para manejar estructuras de control como bucles y manejo de excepciones.
Sin embargo, el CPS puede provocar algunos problemas:
- Legibilidad: CPS a veces puede generar código difícil de leer y comprender debido al infierno de las devoluciones de llamadas, especialmente si hay muchas devoluciones de llamadas anidadas.
- Eficiencia: La transformación CPS puede potencialmente aumentar el tamaño del código debido a parámetros adicionales y llamadas a funciones.
Las soluciones a estos problemas son:
- Usar Promesas o asíncrono/espera en JavaScript para evitar el infierno de las devoluciones de llamadas y mejorar la legibilidad.
- El uso de lenguajes de programación que admitan la optimización de llamadas finales puede mitigar los problemas de eficiencia.
Comparaciones
Aquí hay una comparación de CPS con otros paradigmas de programación:
| Paradigma de programación | Flujo de control | Caso de uso |
|---|---|---|
| Estilo de paso de continuación (CPS) | Explícito, con continuaciones. | Operaciones sin bloqueo/asincrónicas, optimización de llamadas de cola. |
| Estilo directo | Implícita, la función regresa a la persona que llama. | Operaciones síncronas/de bloqueo. |
| Corrutinas | Realice múltiples tareas de forma cooperativa al permitir que las funciones hagan una pausa y reanuden la ejecución. | Flujo de control complejo, multitarea cooperativa. |
Perspectivas futuras
CPS sigue desempeñando un papel esencial en la estructuración de código asincrónico, especialmente en JavaScript. La introducción de async/await, que es azúcar sintáctico sobre Promises, puede verse como un desarrollo con respecto al CPS tradicional, que proporciona una mejor sintaxis y evita el infierno de las devoluciones de llamadas.
A medida que las aplicaciones web y de servidor se vuelven más complejas y la concurrencia se vuelve más importante, es probable que CPS y otros paradigmas de programación asincrónica se vuelvan aún más importantes. Se están realizando investigaciones para mejorar los lenguajes de programación y los sistemas de ejecución para respaldar mejor estos paradigmas.
Servidores Proxy y CPS
Los servidores proxy actúan como intermediarios para las solicitudes de clientes que buscan recursos de otros servidores. Al manejar solicitudes de clientes simultáneas, un servidor proxy puede usar CPS o paradigmas de programación asincrónica similares para administrar estas solicitudes sin bloquearlas, mejorando así el rendimiento y el rendimiento.
