第882期成为一名函数式码农系列之四

Posted 2021-04-09 前端早读课

前言

离上一次分享这个系列已经是好几个月之前了，3 月 22 号 早读文章由前端早读课专栏作者 @ 野草翻译分享。

正文从这开始～

柯里化(Currying)

还记得我们讲的吗？当mult5接受1个参数，而add接受2个参数时，mult5和add 的函数复合遇到了麻烦。

其实解决这个问题很简单，我们只需限定所有的函数只能接受1 个函数。

听起来有点难以接受？相信我，并没有你想得那么糟糕。

我们只需将接受2个参数的add函数写成每次只接受1个参数（下简称单参）的函数。那要怎么做呢？正巧，函数柯里化就是用来干这个的。

柯里化函数是每次只接受单参的函数。

我们先赋值add的第1个参数，然后再组合上mult5，得到mult5AfterAdd10函数。当mult5AfterAdd10函数被调用的时候，add得到了它的第2 个参数。

我们用javascript重写add 函数：

var add = x => y => x + y

此时的add函数先后分两次得到第1个和第2个参数。具体地说，add函数接受单参x，返回一个也接受单参y的函数，这个函数最终返回x+y 的结果。

现在我们可以利用这个add函数来写出一个可行的mult5AfterAdd10 函数。

var compose = (f, g) => x => f(g(x));
var mult5AfterAdd10 = compose(mult5, add(10));

该复合函数接受2个函数，f和g，然后返回一个接受单参x的函数，当这个函数被调用时，f复合上g的映射就会应用在 x 上。

总结一下，我们到底做了什么？我们就是将简单常见的add函数转化成了柯里化函数，这样add函数就变得更加自由灵活了。我们先将第1个参数10输入，而当mult5AfterAdd10函数被调用的时候，最后1个参数才有了确定的值。

至此，你可能在思考怎么用Elm语言重写add函数。根本无需思考。在Elm这类的函数式语言中，所有的函数都默认是柯里化处理的。

所以，柯里化版本的add函数还是这样写（指跟上一篇提到的写法一致）：

add x y = 
    x + y

而在上一篇文章中，我们已经知道了mult5AfterAdd10函数的写法。

mult5AfterAdd10 = 
    (mult5 << add 10)

从语法上来说，比起命令式语言（如JavaScript），Elm更胜一筹。因为它在函数式处理上进行了优化，比如柯里化，函数复合上。

柯里化与重构(Curring and Refactoring)

当你创建了一个接受很多参数的普适函数，然后想限制部分参数生成接受更少参数的一些特殊函数，此时柯里化大展拳脚，可以为你独当一面。

例如，我们有以下两个函数，它们分别将输入字符串用单花括号和双花括号包裹起来：

bracket str =
    "{" ++ str ++ "}"
doubleBracket str =
    "{{" ++ str ++ "}}"

调用方式如下：

bracketedJoe =
    bracket "Joe"
doubleBracketedJoe =
    doubleBracket "Joe"

我们可以将bracket和doubleBracket推广为更普适的函数：

generalBracket prefix str suffix =
    prefix ++ str ++ suffix

但每次我们调用generalBracket函数的时候，都得这么传参：

bracketedJoe =
    generalBracket "{" "Joe" "}"
doubleBracketedJoe =
    generalBracket "{{" "Joe" "}}"

之前参数只需要输入1个，但定义了2个独立的函数；现在函数统一了，每次却需要传入3个参数。能不能鱼与熊掌兼得呢？

如果重新调整一下generalBracket函数的参数顺序，由于函数是可以被柯里化的，我们可以利用generalBracket函数创建出bracket函数和doubleBracket 函数：

generalBracket prefix suffix str =
    prefix ++ str ++ suffix
bracket =
    generalBracket "{" "}"
doubleBracket =
    generalBracket "{{" "}}"

只要将将最可能不变的参数即prefix和suffix放在最前面，把最可能变化的参数即 str放在最后面，我们很容易就能创建出generalBracket函数的特殊版本。

参数顺序是能否最大程度利用柯里化的关键所在。

同时注意一下，bracket函数和doubleBracket函数都是隐参标记式(point-free notation)写法，即参数 str是隐含的。它们都是单参数函数，等待着最后的参数输入。

现在我们可以像最开始那样调用了：

bracketedJoe =
    bracket "Joe"
doubleBracketedJoe =
    doubleBracket "Joe"

但，这次我们调用的是更普适的柯里化函数，generalBracket。

常见的函数式函数(Functional Function)

我们来看下函数式语言中3个常见的函数：Map,Filter,Reduce。

在这之前，先看如下JavaScript 代码：

for (var i = 0; i < something.length; ++i) {
      // do stuff
 }

这段代码存在一个很大的问题，但不是bug。问题在于它有很多重复代码(boilerplate code)。

如果你用命令式语言来编程，比如Java，C#，JavaScript，php，Python等等，你会发现这样的代码你写地最多。

这就是问题所在。

现在让我们来一起解决这个问题。将代码重写成一个（或者几个）绝对不需要for循环的函数。额，我是说，几乎不需要，至少在我们投入函数式语言之后。

先用名为things的数组来修改上述代码：

var things = [1, 2, 3, 4];
for (var i = 0; i < things.length; ++i) {
    things[i] = things[i] * 10; // 警告：值被改变 !!!!
}
console.log(things); // [10, 20, 30, 40]

什么？！数值被改变了！

我们再试一次，这次不会再修改things。

var things = [1, 2, 3, 4];
var newThings = [];
for (var i = 0; i < things.length; ++i) {
    newThings[i] = things[i] * 10;
}
console.log(newThings); // [10, 20, 30, 40]

我们没有修改things数值，实质上却修改了newThings。暂时先不管这个，毕竟我们现在用的是JavaScript。一旦使用函数式语言，任何东西都是不可变的。

到此，你应该明白这些函数是如何运行以及如何减少可变性带来的混乱。

现在我们将代码封装成一个函数，这就是我们要说的第一个常见的函数式函数。我们将其命名为map，因为这个函数的功能就是将一个数组的每个值映射(map)到新数组的一个新值。

var map = (f, array) => {
    var newArray = [];
    for (var i = 0; i < array.length; ++i) {
        newArray[i] = f(array[i]);
    }
    return newArray;
};

函数f作为参数传入，那么函数map可以对array数组的每项进行任意的操作。

现在我们可以使用map重写之前的代码：

var things = [1, 2, 3, 4];
var newThings = map(v => v * 10, things);

瞧，没有for循环！而且代码更具可读性，也更易分析。

好吧，对技术上来说，函数map中还是存在for循环。至少现在不需要写一堆重复代码了。

我们再看另外一个常见的数组过滤(filter)函数是怎么写的：

var filter = (pred, array) => {
    var newArray = [];
    for (var i = 0; i < array.length; ++i) {
        if (pred(array[i]))
            newArray[newArray.length] = array[i];
    }
    return newArray;
}

当某些项需要被保留的时候，断言函数pred返回TRUE，否则返回FALSE。

来看下实例，怎么用filter函数过滤奇数。

var isOdd = x => x % 2 !== 0;
var numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
var oddNumbers = filter(isOdd, numbers);
console.log(oddNumbers); // [1, 3, 5]

比起用for循环的手动编程(hand code)，filter函数简单多了。

最后一个常见函数叫reduce。通常这个函数用来将一个数列归约(reduce)成一个数值，但事实上它能做很多事情。

在函数式语言中，这个函数称为fold。

var reduce = (f, start, array) => {
    var acc = start;
    for (var i = 0; i < array.length; ++i)
        acc = f(array[i], acc); // f() 接受2个参数
    return acc;
});

reduce函数接受一个归约函数f，一个初始值start，以及一个数组array。

归约函数f接受2个参数，array 的当前项，累加器acc。它在每次迭代中利用这些参数又产生新的累加器，直到迭代完成返回最后一次的累加器。

下面这个例子可以帮助我们理解具体的过程：

var add = (x, y) => x + y;
var values = [1, 2, 3, 4, 5];
var sumOfValues = reduce(add, 0, values);
console.log(sumOfValues); // 15

add函数接受2个参数，并将它们加起来。我们的归约函数正好也接受2个参数，所以add可以作为归约函数传入。

我们从start为0开始，传入待累加的数组values。reduce函数遍历数组values，每次迭代值都被累加，然后返回最后的累加值，并赋值给sumOfValues。

这三个函数，map,filter,reduce能让我们绕过for循环这种重复的方式，对数组做一些常见的操作。但在函数式语言中只有递归没有循环，这三个函数就更有用了。附带提一句，在函数式语言中，递归函数不仅非常有用，还必不可少。

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关于本文

译者：@野草

原文：https://medium.com/@cscalfani/so-you-want-to-be-a-functional-programmer-part-4-7005682cec4a#.s1r0k68u4

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