从柯里化讲起，一网打尽 JavaScript 重要的高阶函数

Posted 2022-11-03

前情回顾

我们在前篇 ​​《✨从历史讲起，JavaScript 基因里写着函数式编程》​​ 讲到了 javascript 的函数式基因最早可追溯到 1930 年的 lambda 运算，这个时间比第一台计算机诞生的时间都还要早十几年。JavaScript 闭包的概念也来源于 lambda 运算中变量的被绑定关系。

因为在 lambda 演算的设定中，参数只能是一个，所以通过柯里化的天才想法来实现接收多个参数：

lambda x. ( lambda y. plus x y )

说这个想法是“天才”一点不为过，把函数自身作为输入参数或输出返回值，至今受用，也就是【高阶函数】的定义。

将上述 lambda 演算柯里化写法转变到 JavaScript 中，就变成了：

function add(a) 
    return function (b) 
        return a + b
    


add(1)(2)

所以，剖析闭包从柯里化开始，柯里化是闭包的“孪生子”。

读完本篇，你会发现 JavaScript 高阶函数中处处是闭包、处处是柯里化~

百变柯里化

最开始，本瓜理解 ​​柯里化 == 闭包 + 递归​​，得出的柯里化写法是这样的：

let arr = []
 function addCurry() 
     let arg = Array.prototype.slice.call(arguments); // 递归获取后续参数
     arr = arr.concat(arg);
      if (arg.length === 0)  // 如果参数为空，则判断递归结束
          return arr.reduce((a,b)=>return a+b) // 求和
       else 
          return addCurry;
      
  

addCurry(1)(2)(3)()

但这样的写法， ​​addCurry​​ 函数会引用一个外部变量 ​​arr​​，不符合纯函数的特性，于是就优化为：

function addCurry() 
    let arr = [...arguments]
    let fn = function () 
        if(arguments.length === 0) 
        return arr.reduce((a, b) => a + b)
         else 
            arr.push(...arguments)
            return fn
        
    
    return fn

上述写法，又总是要以 ‘( )’ 空括号结尾，于是再改进为隐式转换 ​​.toString​​ 写法：

function addCurry() 
    let arr = [...arguments]
    // 利用闭包的特性收集所有参数值
    var fn = function() 
        arr.push(...arguments);
        return fn;
    ;
    // 利用 toString 隐式转换
    fn.toString = function () 
        return arr.reduce(function (a, b) 
            return a + b;
        );
    
    return fn;

• 注意一些旧版本的浏览器隐式转换会默认执行

好了，到这一步，如果你把上述三种柯里化写法都会手写了，那面试中考柯里化的基础一关算是过了。

然而，不止于此，柯里化实际存在很多变体， 只有深刻吃透它的思想，而非停留在一种写法上，才能算得上“高级”、“优雅”。

接下来，让我们看看它怎么变？！

缓存传参

柯里化最基础的用法是缓存传参。

我们经常遇到这样的场景：

已知一个 ​​ajax​​ 函数，它有 3 个参数 url、data、callback

function ajax(url, data, callback) 
  // ...

不用柯里化是怎样减少传参的呢？通常是以下这样，写死参数位置的方式来减少传参：

function ajaxTest1(data, callback) 
  ajax(http://www.test.com/test1, data, callback);

而通过柯里化，则是这样：

function ajax(url, data, callback) 
  // ...


let ajaxTest2 = partial(ajax,http://www.test.com/test2)

ajaxTest2(data,callback)

其中 ​​partial​​ 函数是这样写的：

function partial(fn, ...presetArgs)  // presetArgs 是需要先被绑定下来的参数
  return function partiallyApplied(...laterArgs)  //  ...laterArgs 是后续参数
        let allArgs =presetArgs.concat(laterArgs) // 收集到一起
        return fn.apply(this, allArgs) // 传给回调函数 fn
  

柯里化固定参数的好处在：复用了原本的 ajax 函数，并在原有基础上做了修改，取其精华，弃其糟粕，封装原有函数之后，就能为我所用。

并且 ​​partial​​ 函数不止对 ​​ajax​​ 函数有作用，对于其它想减少传参的函数同样适用。

缓存判断

我们可以设想一个通用场景，假设有一个 handleOption 函数，当符合条件 A，执行语句：​​console.log(A)​​；不符合时，则执行语句：​​console.log(others)​​

转为代码即：

const handleOption = (param) =>
     if(param === A)
         console.log(A)
     else
         console.log(others)
     

现在的问题是：我们每次调用 ​​handleOption(A)​​，都必须要走完 if...else... 的判断流程。比如：

const handleOption = (param) =>
     console.log(每次调用 handleOption 都要执行 if...else...)
     if(param === A)
         console.log(A)
     else
         console.log(others)
     


handleOption(A)
handleOption(A)
handleOption(A)

控制台打印：

有没有什么办法，多次调用 ​​handleOption(A)​​，却只走一次 if...else...？

答案是：柯里化。

const handleOption = ((param) =>
     console.log(从始至终只用执行一次 if...else...)
     if(param === A)
         return ()=>console.log(A)
     else
         return ()=>console.log(others)
     
)

const tmp = handleOption(A)

tmp()
tmp()
tmp()

控制台打印：

这样的场景是有实战意义的，当我们做前端兼容时，经常要先判断是来源于哪个环境，再执行某个方法。比如说在 firefox 和 chrome 环境下，添加事件监听是 ​​addEventListener​​ 方法，而在 IE 下，添加事件是 ​​attachEvent​​ 方法；如果每次绑定这个监听，都要判断是来自于哪个环境，那肯定是很费劲。我们通过上述封装的方法，可以做到 一处判断，多次使用。

肯定有小伙伴会问了：这也是柯里化？

嗯。。。怎么不算呢？

把 A 条件先固定下来，也可叫“缓存下来”，后续的函数执行将不再传 A 这个参数，实打实的：把多参数转化为单参数，逐个传递。

缓存计算

我们再设想这样一个场景，现在有一个函数是来做大数计算的：

const calculateFn = (num)=>
    const startTime = new Date()
    for(let i=0;i<num;i++) // 大数计算
    const endTime = new Date()
    console.log(endTime - startTime)
    return "Calculate big numbers"


calculateFn(10_000_000_000)

这是一个非常耗时的函数，复制代码在控制台看看，需要 8s+

如果业务代码中需要多次用到这个大数计算结果，多次调用 ​​calculateFn(10_000_000_000)​​ 肯定是不明智的，太费时。

一般的做法就是声明一个全局变量，把运算结果保存下来:

比如 ​​const resNums = calculateFn(10_000_000_000)​​

如果有多个大数运算呢？沿着这个思路，即声名多个变量：

const resNumsA = calculateFn(10_000_000_000)
const resNumsB = calculateFn(20_000_000_000)
const resNumsC = calculateFn(30_000_000_000)

我们讲就是说：奥卡姆剃刀原则 —— 如无必要、勿增实体。

申明这么多全局变量，先不谈占内存、占命名空间这事，就把 ​​calculateFn()​​ 函数的参数和声名的常量名一一对应，都是一个麻烦事。

有没有什么办法？只用函数，不增加多个全局常量，就实现多次调用，只计算一次？

答案是：柯里化。

代码如下：

function cached(fn)
  const cacheObj = Object.create(null); // 创建一个对象
  return function cachedFn (str)  // 返回回调函数
    if ( !cacheObj [str] )  // 在对象里面查询，函数结果是否被计算过
        let result = fn(str);
        cacheObj [str] = result; // 没有则要执行原函数，并把计算结果缓存起来
    
    return cacheObj [str] // 被缓存过，直接返回
  


const calculateFn = (num)=>
    console.log("计算即缓存")
    const startTime = new Date()
    for(let i=0;i<num;i++) // 大数计算
    const endTime = new Date()
    console.log(endTime - startTime) // 耗时
    return "Calculate big numbers"


let cashedCalculate = cached(calculateFn) 

console.log(cashedCalculate(10_000_000_000)) // 计算即缓存 // 9944 // Calculate big numbers
console.log(cashedCalculate(10_000_000_000)) // Calculate big numbers

console.log(cashedCalculate(20_000_000_000)) // 计算即缓存 // 22126 // Calculate big numbers
console.log(cashedCalculate(20_000_000_000)) // Calculate big numbers

这样只用通过一个 ​​cached​​ 缓存函数的处理，所有的大数计算都能保证：输入参数相同的情况下，全局只用计算一次，后续可直接使用更加语义话的函数调用来得到之前计算的结果。

此处也是柯里化的应用，在 ​​cached​​ 函数中先传需要处理的函数参数，后续再传入具体需要操作得值，将多参转化为单个参数逐一传入。

缓存函数

柯里化的思想不仅可以缓存判断条件，缓存计算结果、缓存传参，还能缓存“函数”。

设想，我们有一个数字 7 要经过两个函数的计算，先乘以 10 ，再加 100，写法如下：

const multi10 = function(x)  return x * 10; 
const add100 = function(x)  return x + 100; 
add100(multi10(7))

用柯里化处理后，即变成：

const multi10 = function(x)  return x * 10; 
const add100 = function(x)  return x + 100; 
const compose = function(f,g)  
    return function(x)  
        return f(g(x))
    


compose(add100, multi10)(7)

前者写法有两个传参是写在一起的，而后者则逐一传参。把最后的执行函数改写：

let compute = compose(add100, multi10)

compute(7)

所以，这里的柯里化直接把函数处理给缓存了，当声明 compute 变量时，并没有执行操作，只是为了拿到 ()=> f(g(x))，最后执行 compute(7)，才会执行整个运算；

---

怎么样？柯里化确实百变吧？柯里化的起源和闭包的定义是同宗同源。正如前文最开始所说，柯里化是闭包的一对“孪生子”。

我们对闭包的解释：“闭包是一个函数内有另外一个函数，内部的函数可以访问外部函数的变量，这样的语法结构是闭包。”与我们对柯里化的解释“把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数（或部分）的函数，并且返回接受余下的参数和返回结果的新函数的技术”，这两种说法几乎是“等效的”，只是从不同角度对 同一问题 作出的解释，就像 lambda 演算和图灵机对希尔伯特第十问题的解释一样。

同一问题：指的是在 lambda 演算诞生之时，提出的：怎样用 lambda 演算实现接收多个参数？

防抖与节流

好了，我们再来看看除了其它高阶函数中闭包思想（柯里化思想）的应用。首先是最最常用的防抖与节流函数。

防抖：就像英雄联盟的回城键，按了之后，间隔一定秒数才会执行生效。

function debounce(fn, delay) 
    delay = delay || 200;
    let timer = null;
    return function() 
        let arg = arguments;
        // 每次操作时，清除上次的定时器
        clearTimeout(timer);
        timer = null;
        // 定义新的定时器，一段时间后进行操作
        timer = setTimeout(function() 
            fn.apply(this, arg);
        , delay);
    
;

var count = 0;
window.onscroll = debounce(function(e) 
    console.log(e.type, ++count); // scroll
, 500);

节流函数：就像英雄联盟的技能键，是有 CD 的，一段时间内只能按一次，按了之后就要等 CD；

// 函数节流，频繁操作中间隔 delay 的时间才处理一次
function throttle(fn, delay) 
    delay = delay || 200;
    let timer = null;
    // 每次滚动初始的标识
    let timestamp = 0;
    return function() 
        let arg = arguments;
        let now = Date.now();
        // 设置开始时间
        if (timestamp === 0) 
            timestamp = now;
        
        clearTimeout(timer);
        timer = null;
        // 已经到了delay的一段时间，进行处理
        if (now - timestamp >= delay) 
            fn.apply(this, arg);
            timestamp = now;
        
        // 添加定时器，确保最后一次的操作也能处理
        else 
            timer = setTimeout(function() 
                fn.apply(this, arg);
                // 恢复标识
                timestamp = 0;
            , delay);
        
    
;

var count = 0;
window.onscroll = throttle(function(e) 
    console.log(e.type, ++count); // scroll
, 500);

代码均可复制到控制台中测试。在防抖和节流的场景下，被预先固定住的变量是 ​​timer​​。

lodash 高阶函数

lodash 大家肯定不陌生，它是最流行的 JavaScript 库之一，透过函数式编程模式为开发者提供常用的函数。

其中有一些封装的高阶函数，让一些平平无奇的普通函数也能有相应的高阶功能。

举几个例子：

// 防抖动
_.debounce(func, [wait=0], [options=])
// 节流
_.throttle(func, [wait=0], [options=])

// 将一个断言函数结果取反
_.negate(predicate) 
// 柯里化函数
_.curry(func, [arity=func.length])
// 部分应用
_.partial(func, [partials])

// 返回一个带记忆的函数
_.memoize(func, [resolver])
// 包装函数
_.wrap(value, [wrapper=identity])

研究源码你就会发现，\\.debounce 防抖、\\.throttle 节流上面说过，\\.curry 柯里化上面说过、\\.partial 在“缓存传参”里说过、\\_.memoize 在“缓存计算”里也说过......

再举一个例子：

现在要求一个函数在达到 n 次之前，每次都正常执行，第 n 次不执行。

也是非常常见的业务场景！JavaScript 实现：

function before(n, func) 
  let result, count = n;
  return function(...args) 
    count = count - 1
    if (count > 0) result = func.apply(this, args)
    if (count <= 1) func = undefined
    return result
  


const fn= before(3,(x)=>console.log(x))
fn(1) // 1
fn(2) // 2
fn(3) // 不执行

反过来：函数只有到 n 次的时候才执行，n 之前的都不执行。

function after(n, func) 
  let count = n || 0
  return function(...args) 
    count = count - 1
    if (count < 1) return func.apply(this, args)
  


const fn= after(3,(x)=>console.log(x))
fn(1) // 不执行
fn(2) // 不执行
fn(3) // 3

全是“闭包”、全是把参数“柯里化”。

细细体会，在控制台上敲一敲、改一改、跑一跑，下次或许你就可以自己写出这些有特定功能的高阶函数了。

结语

综合以上，可见由函数式启发的“闭包”、“柯里化”思想对 JavaScript 有多重要。几乎所有的高阶函数都离不开闭包、参数由多转逐一的柯里化传参思想。所在在很多面试中，都会问闭包，不管是一两年、还是三五年经验的前端程序员。定义一个前端的 JavaScript 技能是初级，还是中高级，这是其中很重要的一个判断点。

对闭包概念模糊不清的、或者只会背概念的 => 初级

会写防抖、节流、或柯里化等高阶函数的 => 中级

深刻理解高阶函数封装思想、能自主用闭包封装高阶函数 => 高级

OK，以上便是本篇分享，专栏第 2 篇，希望各位工友喜欢~ 欢迎点赞、收藏、评论