Le lingue complete non Turing sono lingue deliberatamente limitate che * non possono * calcolare nulla che una macchina Turing può. Questa limitazione, sorprendentemente, può essere una forza in alcuni contesti.
Vantaggi:
* Terminatura garantita: Dal momento che non possono eseguire loop arbitrari, le lingue complete non-Turing garantiscono che qualsiasi programma scritto in essi alla fine terminerà. Ciò è fondamentale per i sistemi in tempo reale, i sistemi critici per la sicurezza e i sistemi in cui i loop infiniti sono inaccettabili.
* prevedibilità: A causa della loro natura limitata, il comportamento dei programmi scritti in queste lingue è spesso più facile da prevedere e analizzare. Ciò li rende preziosi per la verifica formale, dimostrando proprietà sul comportamento del sistema e il debug.
* Sicurezza: La natura limitata limita il potenziale per il codice dannoso per eseguire azioni dannose (ad es. Scrivere a posizioni di memoria arbitraria, effettuando connessioni di rete). Sono spesso più sicuri da eseguire in ambienti sandbox. Ciò è particolarmente importante quando si tratta di input non attendibili.
* specificità del dominio: Le lingue complete non-Turing possono essere progettate per essere altamente specializzate per un determinato dominio. Questa specializzazione può portare a codice più conciso, espressivo e più facile da capire all'interno di quel dominio. Ad esempio, un linguaggio di configurazione potrebbe concentrarsi esclusivamente sulla definizione di strutture e relazioni di dati, non sul calcolo generale.
* Performance: La natura semplificata può consentire alcune ottimizzazioni impossibili o difficili da raggiungere nelle lingue complete.
* Verifica formale: La natura vincolata di queste lingue li rende suscettibili alla verifica formale. Le tecniche matematiche possono essere impiegate per dimostrare proprietà sull'esecuzione della lingua, garantendo l'assenza di determinati bug o comportamenti inaspettati.
Limitazioni:
* espressività limitata: La limitazione più ovvia è che non possono esprimere tutti i possibili calcoli. Sono fondamentalmente incapaci di svolgere compiti che richiedono loop arbitrari, ricorsioni o algoritmi complessi.
* Incapacità di risolvere direttamente problemi complessi: I problemi che richiedono il calcolo generale non possono essere risolti interamente all'interno di un linguaggio completo.
* Dipendenza da sistemi esterni: Compiti complessi richiedono spesso l'interazione con sistemi o linguaggi di Turing-Complete esterni. Il linguaggio completo non Turing potrebbe essere utilizzato per la configurazione, la definizione dei dati o l'elaborazione semplice, mentre il sollevamento pesante viene eseguito altrove.
* Aumento della complessità dei sistemi combinati: Mentre i singoli moduli potrebbero essere più semplici, l'integrazione di un linguaggio completo non Turing con un Turing-Complete si può aumentare la complessità complessiva del sistema, in particolare in termini di comunicazione e scambio di dati.
* Curva di apprendimento per domini specifici: Mentre le lingue specifiche del dominio possono essere più facili da imparare all'interno del loro dominio, padroneggiare più lingue di tali per le attività diverse potrebbe rappresentare una curva di apprendimento più ripida rispetto all'apprendimento di una lingua per uso generale.
Esempi di lingue complete non di Turing e dei loro casi d'uso:
* espressioni regolari (regex): Utilizzato per la corrispondenza del modello nel testo. Garantito per terminare, ma non è possibile eseguire trasformazioni arbitrarie.
* html/xml/json: Lingue di markup utilizzate principalmente per definire le strutture di dati. Descrivono *dati *, non *algoritmi *.
* sql (senza procedure/ricorsione memorizzate): Mentre SQL è in grado di eseguire la manipolazione dei dati, le query SQL di base (senza caratteristiche che introducono loop o ricorsione) non sono complete.
* Lingue di configurazione (YAML, Toml): Utilizzato per specificare le impostazioni di configurazione. Concentrati sulla definizione e sulle relazioni dei dati.
* Lingue shader (GLSL, HLSL): Inizialmente progettato per semplici attività di elaborazione grafica, molti si sono evoluti verso la completezza. Tuttavia, le versioni precedenti e i profili limitati erano intenzionalmente non svolte complete per garantire un rendering deterministico e prevedibile.
* Descrizione dei dati Lingue (buffer di protocolli, Avro): Definire gli schemi di dati per la serializzazione e lo scambio di dati.
In sintesi:
I linguaggi completi non Turing sono un potente strumento per la costruzione di tipi specifici di sistemi in cui la terminazione, la prevedibilità, la sicurezza e la specificità del dominio sono fondamentali. Tuttavia, la loro espressività limitata significa che spesso devono essere integrati con i sistemi Turing-Complete per creare applicazioni più complesse e generiche. La chiave è comprendere i compromessi e scegliere lo strumento giusto per il lavoro.
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