Los lenguajes funcionales se basan en el concepto de función, por tanto, el objeto básico y fundamental que manejamos son las funciones, que se pueden considerar las principales estructuras de control en este tipo de lenguajes.

La base fundamental para comprender este tipo de lenguajes consiste en ver los programas y aplicaciones expresados a través de funciones y aplicación entre funciones.

Las características fundamentales de estos lenguajes se exponen a continuación:

• Utilización de funciones sobre elementos de primer orden.
• Utilización de funciones polimórficas, es decir, aquellas cuyo tipo devuelto depende del tipo de los argumentos.
• Utilización de funciones de orden superior, es decir, aquellas funciones que aceptan en su lista de argumentos otras funciones.
• Evaluación perezosa (o lazy), es decir, las expresiones no se evalúan hasta que no se necesitan los resultados. Es, justamente, lo contrario de la evaluación eager (ansiosa), donde la evaluación de los argumentos se realiza antes de aplicar la función. La evaluación perezosa nos proporciona la ventaja de trabajar con listas potencialmente infinitas.
• Existencia de un sistema de tipos fuerte.
• Uso del Patter Matching: comprobación de patrones.

Vistas las características fundamentales de los lenguajes funcionales, estos pueden clasificarse en dos tipos:

• Puros: aquellos en los que sólo podemos aplicar funciones. Estas son las únicas estructuras de control. Posee evaluación perezosa.
• Impuros: aquellos que poseen evaluación ansiosa.

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Frente a los lenguajes declarativos e imperativos, los lenguajes funcionales ofrecen una serie de ventajas y de limitaciones.

• Ofrecen un mayor nivel de abstracción. Y pueden resultar más fáciles de usar que los lenguajes lógicos, aunque, evidentemente, la facilidad de uso depende de la aplicación y del programador, en particular.
• Posee un sistema de tipos fuerte, de forma que el código está más protegido de errores. La responsabilidad del programador se ve reducida en este aspecto.
• Existen funciones de orden superior que permiten manejar argumentos de tipo función.
• Pueden trabajar con datos potencialmente infinitos, ya que se aplican técnicas de evaluación perezosa en los lenguajes funcionales puros.
• Los lenguajes funcionales son muy adecuados para realizar programas donde se exija un alto grado de paralelismo. Facilitan el trabajo en máquinas paralelas.
• Los errores se pueden depurar fácilmente. Esto constituye una ventaja frente a los lenguajes lógicos que hemos visto, cuyo seguimiento puede resultar bastante complicado.
• Es muy fácil pasar de la especificación del problema a la implementación, debido al alto grado de abstracción que ofrecen.
• Transparencia referencial. Este concepto es clave en los leguajes funcionales. Una expresión siempre proporciona el mismo resultado, es decir, es evaluada, siempre, del mismo modo. Esto no es cierto en los lenguajes imperativos donde pueden existir efectos laterales. Gracias a la transparencia referencial podemos usar la operación de sustitución: la aplicación de una función se puede sustituir por su definición. Por ejemplo, par(doble(2*5))=par(doble 10)=par(2*10)=par(20)=true.

• Falta de estandarización.
• Las implementaciones de los lenguajes que existen no son demasiado buenas.
• El rendimiento de los programas puede resultar bajo.
• Las técnicas usadas en estos lenguajes para el almacenamiento y manejo de la memoria no es demasiado adecuado ya que requieren mucha memoria. Poseen un recolector de basura (garbage collector).

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Las funciones establecen relaciones entre dos conjuntos, imponiendo la restricción única de que un elemento no puede tener dos imágenes, (ver Figura 1).

Podemos definir una función por extensión o por comprensión. En el primer caso, la función se define indicando todos los pares (a, f(a)). En el segundo caso, la función se define mediante la indicación de una regla para calcular la imagen sobre el elemento del dominio.

Se dice que dos funciones son equivalentes si tienen el mismo conjunto de pares. Además hemos de tener en cuenta que el valor de una variable nunca cambia.

Son aquellas en las que la imagen de, al menos, un elemento no está definida.

Son aquellas en las que todos los elementos del dominio tienen definida una imagen.

Se puede realizar el cambio de función parcial a función total utilizando un elemento "indefinido" (o bottom). Este elemento nos sirve para conocer que elementos del dominio están indefinidos y realizar un adecuado control de errores en nuestros programas.

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En muchos casos, resulta interesante realizar operaciones con funciones. Podemos aplicar, sencillamente, una función sobre un elemento del dominio para obtener su imagen. Por ejemplo, dada la función f(x,y)=x+y, podemos aplicar f(2,3) para obtener como resultado 5.

También podemos realizar otros tipos de operaciones más complicadas entre funciones, por ejemplo la composición de funciones que consiste en que el resultado de una función se puede usar como argumento para otra función. Por ejemplo, si tenemos la función par(x), y la función doble(y), par(doble(7)) devolverá como resultado true.

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