Частичные вычисления ( англ. partial evaluation, PE ) в информатике — стратегия вычислений , которая заключается в получении более эффективного кода на основе использования заданной информации о части аргументов и однократного выполнения той части кода, которая зависит только от известной части аргументов и не зависит от неизвестной части . Является разновидностью специализации , т. е. оптимизации программ на основе использования заданной информации о значении части переменных.

Частичные вычисления могут производиться в неприменённой функции. При наличии побочных эффектов полное частичное вычисление может приводить к нежелательным результатам, поэтому системы, поддерживающие частичные вычисления, производят их лишь для чистых выражений (выражений без побочных эффектов) в функциях.

Самое простое применение частичных вычислений — создание новых программ, которые работают быстрее, чем исходные, и при этом гарантированно обладают таким же поведением.

Компьютерная программа prog рассматривается как преобразование входных данных в выходные данные:

${\displaystyle prog:I_{\text{static}}\times I_{\text{dynamic}}\to O,}$

где ${\displaystyle I_{\text{static}}}$ — статические данные — представляет собой часть входных данных, известную во время компиляции .

Частичный вычислитель преобразует ${\displaystyle \langle prog,I_{\text{static}}\rangle }$ в ${\displaystyle prog^{*}:I_{\text{dynamic}}\to O}$ путем предварительного вычисления всех статических входных данных в время компиляции. ${\displaystyle prog^{*}}$ называется остаточной программой. Она должна работать более эффективно, чем исходная программа.

Проекции Футамуры

Примером использования частичных вычислений является случай, когда prog — интерпретатор языка программирования . Эта ситуация впервые была описана в 1970-х годах Ёсихико Футамурой . Если I _static является исходным кодом на интерпретируемом языке, предназначенным для работы внутри интерпретатора prog , то специализация интерпретатора относительно него создает prog * — интерпретатор, запускающий только исходный код I _static , не требующий его повторного написания и работающий быстрее, чем исходная комбинация интерпретатора prog и исходного кода I _static . Фактически prog * является скомпилированной версией I _static .

Эта техника известна как первая проекция Футамуры, которых существует три:

1. Специализация интерпретатора для заданного исходного кода является исполняемым файлом .
2. Специализация специализатора для интерпретатора из п. 1 является компилятором .
3. Специализация специализатора из п. 2 для самого себя является генератором компиляторов, т. е. инструментом, который может преобразовать любой интерпретатор в соответствующий компилятор.

См. также

• Мемоизация
• Частичное применение
• Снижение стоимости операций
• Суперкомпиляция

Примечания