宣告式程式設計（Declarative Programming）是一種描述「要做什麼」而不是「怎麼做」的程式設計方式。與傳統的命令式（Imperative Programming）相比，宣告式程式設計更專注於描述結果，而非具體的執行步驟。

這種方式的主要特點是：

  • 關注目標結果，而不是執行的細節。
  • 讓系統決定最佳的執行方式，減少開發者手動處理細節的負擔。
  • 通常使用純函數（pure functions）和不可變數據（immutable data），降低副作用。

舉一個例子，在我高一電腦課時寫的 【C++】常見題目解答 裡面老師有一題是要讓我們寫一個程式從 1 加到 100，我直接 cout << 5050; 就過了，這就是宣告式程式設計的一個例子，我們只需要描述「要做什麼」，而不需要描述「怎麼做」。

宣告式 vs. 命令式的對比

再舉個正常點的例子，假設我們有一個數字陣列 [1, 2, 3, 4, 5]，我們想篩選出偶數。

命令式（Imperative）方式

1let numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
2let evens = [];
3
4for (let i = 0; i < numbers.length; i++) {
5    if (numbers[i] % 2 === 0) {
6        evens.push(numbers[i]);
7    }
8}
9
10console.log(evens); // [2, 4]

這種方式明確規定了每一步要做什麼，例如用 for 迴圈遍歷陣列、使用 if 進行判斷、手動將符合條件的數字加入 evens 陣列。

宣告式（Declarative）方式

1let numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
2let evens = numbers.filter((n) => n % 2 === 0);
3
4console.log(evens); // [2, 4]

這段程式碼只是描述「我們想篩選偶數」，並使用 filter() 方法來達成，不需要手動迴圈與條件判斷，程式碼更簡潔且易讀。

是不是很明顯地感受到宣告式程式設計的優勢了呢？像是我們在寫 C++ 題目時直接使用 std::sort 來排序，不但程式看起來簡潔許多，同時使用的演算法比你在用的 Bubble Sort 快多了呢！

宣告式程式設計的優勢

1. 提高可讀性

宣告式語法更接近人類的思維方式，使程式碼更易於理解。例如，使用 SQL 查詢資料庫：

1SELECT name FROM students WHERE score > 90;

這比起手動遍歷資料庫、篩選符合條件的資料更容易理解。

2. 更容易維護與擴展

由於宣告式程式碼更關注「結果」，而不是具體的執行細節，因此修改程式時，較少影響到其他部分。

3. 減少副作用（Side Effects）

許多宣告式語言（如 Haskell、Elixir）強調純函數（Pure Functions），避免改變全域變數或影響外部狀態，提高程式的可預測性。

4. 更容易進行並行與最佳化

許多宣告式語言與框架（例如 SQL、React、Hadoop）都可以讓系統自動進行最佳化，提升效能。

應用場景

1. SQL 資料庫查詢

1SELECT * FROM users WHERE age > 18;

SQL 語言是宣告式的，我們只描述「要哪些資料」，資料庫引擎會自動決定最佳的搜尋方式。

2. React（前端 UI 框架）

1function App() {
2    return <h1>Hello, World!</h1>;
3}

React 允許開發者只需「描述 UI 的狀態」，而不需手動更新 DOM。

3. CSS 樣式設計

1button {
2    background-color: blue;
3    color: white;
4}

CSS 只描述「按鈕應該是藍色的」，而不需要告訴瀏覽器「如何」改變顏色。

4. 函數式程式語言（Haskell、Elixir）

Haskell、Elixir 等語言強調使用純函數和不可變數據，使得程式更加宣告式。

宣告式程式設計的挑戰

雖然宣告式程式設計有很多優點，但也有一些挑戰：

  1. 學習曲線較高：某些宣告式概念（如 Monad、遞歸）對新手來說較難理解。
  2. 不適用於所有場景：某些低層級的系統開發（如作業系統、驅動程式）仍然需要命令式風格。
  3. 可能有性能開銷：由於宣告式程式可能會自動最佳化，有時效能可能不如手寫的命令式程式碼。

結論

宣告式程式設計是一種更關注「結果」的程式設計方式，能夠提升可讀性、降低副作用，並讓系統自動處理最佳化。

適合宣告式程式設計的場景包括 SQL 資料庫查詢、React 前端開發、CSS 樣式設計，以及函數式語言應用。

雖然宣告式程式設計不是萬能的，但在現代開發中，它已經成為不可或缺的工具。掌握這種思維方式，能讓你的程式碼更簡潔、可讀、易維護。

縮圖背景來自 Annie Spratt on Unsplash。

毛哥EM

一位喜歡把簡單的事，做得不簡單的高三生。

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