函数式编程基础之纯函数

Posted 2021-04-09 Web手艺人

最近函数式编程被提到的越来越多，你一定或多或少听说过，但由于无论是思想上还是编写方式上，函数式编程都与面向对象等主流编程方式差距较大，再加上目前实际工作中很少有项目使用函数式编程，这导致了许多小伙伴和我一样，仅仅听说过函数式编程，并不真正了解。

完整的学习函数式编程是一件系统的事情，一篇文章讲不清楚，所以我们先从一个点开始，希望能为你学习函数式编程打下一点基础。

所以，今天的关键词是：纯函数。

什么是纯函数

纯函数是函数式编程中非常重要的一个概念，首先我们给纯函数一个定义，简单的说，满足下面条件的函数，我们称之为纯函数

相同的输入，永远会得到相同的输出，不依赖于作用域外的任何状态，且不对系统产生任何副作用

下面我们通过两个例子来理解一下这个定义 

例子1：

从上面的例子可以看出，slice函数对于相同的输入可以确保产生相同的输出，因此其符合我们对纯函数的定义，而splice函数则明显产生了副作用，因为它永久性的改变了数组，因此splice不是纯函数。

例子2：

这个例子中，impureAdd函数和pureAdd函数看起来都能确保相同的输入产生相同的输出，但其实impureAdd函数并不纯，因为它计算中用到的变量b并不在函数内部，当程序变得比较复杂时，我们无法保证变量b一直是稳定的，因此对照纯函数的定义，我们认为impureAdd函数依赖于作用域外的状态，不是纯函数。

到这里，我们基本理解了什么样的函数是纯函数，而基于对纯函数的理解，我们可以总结出纯函数的如下特点

纯函数可以表示不同数值之间的特殊对应关系

从上面的关系图中可以看出，只有纯函数才能表示稳定的对应关系，而普通的函数，由于相同的输入可能产生不同的输出，因此并不能表示这种关系。另外，需要注意的是，在纯函数表示的对应关系中，不同的输入有可能产生相同的输出。

纯函数的作用

在我们了解了纯函数和它的特点后，来看一下纯函数的这种特点能够有什么作用

缓存

基于纯函数可表示数值之间对应关系的特性，我们可以实现缓存，因为在纯函数中，相同的输入总能产生相同的输出，因此只要我们对输入输出值进行关系记录，当再次输入相同的值时，就无需再执行函数内部的逻辑和计算，可以直接输出结果。例子如下：

方便移植

纯函数完全不依赖于外部的任何状态，函数执行需要的东西，要么通过参数传入，要么存在于函数内部，因此完全是自给自足的，如此一来，纯函数就可以非常方便的移植到程序的其他地方使用，或者是移植到不同的程序中使用，无需担心移植后的函数会出现问题，下面我们看一个例子：

方便调试与测试

这一点非常容易理解，当我们开发程序过程中出现问题时，我们只需要关心函数的输入输出及内部逻辑，而不需要关心是否程序的其他地方产生了影响。同样的，纯函数也让测试变得更加容易，因为在测试时我们不再需要去模拟复杂的环境，只需要给对应函数一个输入，然后断言其输出就可以了，如此一来可以极大地降低测试的难度，也可以更方便的编写测试脚本。

总结

以上我们了解了什么是纯函数，也基于它数值对应的特点，介绍了3种纯函数的优势，其实纯函数还有一些其他特点和优势，大家有兴趣可以继续学习。在整个函数式编程的过程中，纯函数是非常重要的基础之一，希望本文能够让你搞懂纯函数，为你学习函数式编程打下一点基础。