满血复活的函数式编程（组合软件）

Posted 2021-04-09 奇舞周刊

编者按：本文由网络埋伏纪事在众成翻译平台上翻译。节后第一天，是不是感觉困困哒？不如先看看周刊，放松一下～

注：这是从头开始学习 javascript ES6+ 中函数式编程和组合软件技术的 “组合软件” 系列教程的第一部分。请继续关注。后面会有更多部分出来！

我 6 岁的时候，花了很多时间与最好的哥们一起玩电脑游戏。他家里有一个满是电脑的房间。它们对于我来说是无法抵御的、神奇的。我花了很多时间探索所有游戏。有一天我问我哥们，“我们做一个游戏怎么样？”。

他也不知道怎么做，所以我们就问他老爸。他老爸爬上一个高架子，拿出一本用 Basic 编写的游戏书。于是我们就开始了编程之旅。等到公立学校开始教代数时，我已经对代数掌握的不错了，因为编程基本上都是代数。大致就是这样的。

可组合软件的兴起

在计算机科学的开始，在大多数计算机科学可以实际在计算机上完成之前，有两个伟大的计算机科学家：Alonzo Church（阿伦佐.邱奇）和 Alan Turing（艾兰.图灵）。他们发明了两种不同的，但是等效的通用计算模型。这两种模型都可以计算任何可以被计算的东西（因此称为通用的）。

Alonzo Church 发明了 lambda 演算，这是一种基于函数应用的通用计算模型。而 Alan Turing 以图灵机闻名。图灵机是一种通用的计算模型，它定义了一种通过操作纸带上的符号进行计算的理论设备。

他们在一起协作展示 lambda 演算和图灵机在功能上是等效的。

Lambda 演算都是与函数组合有关。以函数组合来思考是一种相当有表现力和说服力的组合软件的方式。在本文中，我们将讨论函数组合在软件设计中的重要性。

有三个要点让 Lambda 演算变得很特别：

1. 函数总是匿名的。在 JavaScript 中，const sum = (x, y) => x + y 的右边是匿名函数表达式 (x, y) => x + y。

2. Lambda 演算中的函数只接受一个输入。它们是一元的（unary）。如果需要多个形参，函数会带一个输入，并返回一个带有下一个形参的新函数，依此类推。多元函数 (x, y) => x + y 可以被表示为一个一元函数，比如：x => y => x + y。这种从多元函数到一元函数的转换被称为柯里化（currying）。

3. 函数是头等的，意思是说函数可以用作为其它函数的输入，以及函数可以返回函数。

这些特性用在一起，形成一种简单，不过依然是富有表现力的词汇，使用函数作为主要的构造单元来组合软件。在 JavaScript 中，匿名函数和柯里化的函数是可选的特性。虽然 JavaScript 支持 lambda 演算的重要特性，但是并不强制使用它们。

传统的函数组合用一个函数的输出作为另一个函数的输入。例如，组合：

f . g

可以被写为：

compose2 = f => g => x => f(g(x))

如下是使用它的方式：

double = n => n * 2
inc = n => n + 1

compose2(double)(inc)(3)

compose2() 函数将 double 函数作为第一个实参，将 inc 函数作为第二个，然后将这两个函数的组合应到到实参 3。再看阿卡你 compose2() 的签名，f 是 double()，g 是 inc()，x 是 3。函数调用 compose2(double)(inc)(3) 实际上是 3 个不同的函数调用：

1. 先传递 double 并返回一个新函数。

2. 返回的函数以 inc 为参数，并返回一个新函数。

3. 下一个返回函数以 3 为参数，并求现在变为 double(inc(3)) 的 f(g(x)) 的值。

4. x 求值为 3，并传递到 inc()。

5. inc(3) 求值为 4。

6. double(4) 求值为 8。

7. 8 从函数返回。

当软件被组合时，可以用函数组合图来表示。考虑如下的函数组合：

append = s1 => s2 => s1 + s2 append('Hello, ')('world!')

可以用如下的图形可视化表示它：

Lambda 演算在软件设计上产生了巨大影响，在 1980 年之前，很多有重大影响的计算机科学象征都是用函数组合来构建软件。Lisp 是在 1958 年发明的，是深受 lambda 演算的影响。今天，Lisp 是依然在广泛使用的第二种最古老的语言。

我接触它是通过 AutoLisp，它是最流行的计算机辅助设计（CAD）软件 AutoCAD 的脚本语言。AutoCAD 是如此流行，以至于几乎所有其它 CAD 应用程序都支持 AutoLISP，以相互兼容。Lisp 也是计算机科学课程中的一种热门教学语言，这主要有三个原因：

1. 其简单性让学习 Lisp 的基础语法和语义变得很容易，大约一天就可以搞定。

2. Lisp 都是与函数组合有关，而函数组合是一种组织应用程序的优雅方式。

3. 我知道的使用 Lisp 的最佳计算机科学教材是：。

   
   

可组合软件的衰落

在 1970 到 1980 之间的某个时候，软件创建的方式渐渐远离简单的组合，开始变成一个计算机要听从的线性指令列表。然后面向对象编程出来了，这是一种关于组件封装和消息传递的不错的理念，不过被流行语言扭曲成一种为特性重用而实现的继承层次结构和 "is-a" 关系的糟糕理念。

函数式编程被打入冷宫和学术界，只有最极客的编程爱好者、常春藤大学中的教授，以及一些在二十世纪九十年代到二十一世纪十年代间逃脱 Java 强迫喂养的幸运的学生，还在幸福地痴迷着。

对于我们大多数人来说，这三十年间创建软件是个噩梦。这是黑暗的年代。

可组合软件的兴起

2010 年左右，一些伟大的事情开始发生了：JavaScript 爆发了。大约 2006 年之前，JavaScritp 被广泛当作是一门玩具语言，用来在浏览器中创建卡通动漫，不过它有一些强大的特性被埋没了。那就是，最重要的 lambda 演算特性。人们开始暗中窃窃私语 “函数式编程” 的这种很酷的新东西。

到了 2015 年，用函数组合来创建软件的理念再度流行。为让它更简单，JavaScript 规范做了十年来第一次重大升级，并添加了箭头函数，而箭头函数让创建和读函数、柯里化以及 lambda 表达式变得更简单。

箭头函数像函数式编程的火箭推进剂一样，在 JavaScript 中爆发。现在不大量使用函数式编程技术的大型应用程序已经很罕见了。

组合是一种为软件的行为清晰建模的简单、优雅而富于表现力的方式。组合小的、确定性的函数，来创建更大的软件组件和功能的过程，会生成更容易组织、理解、调试、扩展、测试和维护的软件。

在阅读后续的文章时，请用示例来实验。在学习时，请回忆孩童时代拆掉东西、探索和玩是什么感觉。重拾童年探索的欢乐。让我们来施点魔法吧。

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