函数式语言

Posted 2021-02-11 taue997

函数式语言主要是一类程序设计性语言，是一种非冯诺伊曼式的程序设计语言。

 概念：

 函数式语言主要成分是原始函数，定义函数，和函数型。这种语言具有较强的组织数据结构的能力。可以把函数作为参数，也可以单一的数据结构进行处理。这种定义的函数成为高阶函数。即程序就是函数。从更本上改变了冯.诺伊曼

式语言的逐次工作方式。

 函数式编程：

函数式编程就是一种抽象程度很高的编程范式，纯粹的函数式编程语言编写的函数没有变量，因此，任意一个函数，只要输入是确定的，输出就是确定的，这种纯函数我们称之为没有副作用。而允许使用变量的程序设计语言，由于函数内部的变量状态不确定，

同样的输入，可能得到不同的输出，因此，这种函数是有副作用的。

 函数式编程主要特点：

   1 函数的抽象性：

       函数与其他数据类型一样，可以赋值给其他参数，也可以作为变量传入函数当中来。或者作为别的函数的返回值。

  2 函数只用表达式，没有语句：

     “表达式”是一个单独的运算过程总是有返回值；"语句"（statement）是执行某种操作，没有返回值。函数式编程要求，只使用表达式，不使用语句。也就是说，每一步都是单纯的运算，而且都有返回值。

  3 没有"副作用”：

    所谓"副作用"（side effect），指的是函数内部与外部互动（最典型的情况，就是修改全局变量的值），产生运算以外的其他结果。

    函数式编程强调没有"副作用"，意味着函数要保持独立，所有功能就是返回一个新的值，没有其他行为，尤其是不得修改外部变量的值。

  4 不修改状态：
     函数式编程只是返回新的值，不修改系统变量。

  5 引用透明

      引用透明（Referential transparency），指的是函数的运行不依赖于外部变量或"状态"，只依赖于输入的参数，任何时候只要参数相同，引用函数所得到的返回值总是相同的。

函数式编程的流行原因：

  1. 代码简洁，开发快速

      函数式编程大量使用函数，减少了代码的重复，因此程序比较短，开发速度较快。

     Paul Graham在《黑客与画家》一书中写道：同样功能的程序，极端情况下，Lisp代码的长度可能是C代码的二十分之一。 

      如果程序员每天所写的代码行数基本相同，这就意味着，"C语言需要一年时间完成开发某个功能，Lisp语言只需要不到三星期。反过来说，如果某个新功能，Lisp语言完成开发需要三个月，C语言需要写五年。"当然，这样的对比故意夸大了差异，

      但是"在一个高度竞  争   的市场中，即使开发速度只相差两三倍，也足以使得你永远处在落后的位置。"

  2. 接近自然语言，易于理解

      函数式编程的自由度很高，可以写出很接近自然语言的代码。

      前文曾经将表达式(1 + 2) * 3 - 4，写成函数式语言：

　　subtract(multiply(add(1,2), 3), 4)

      对它进行变形，不难得到另一种写法：

　　add(1,2).multiply(3).subtract(4)

       这基本就是自然语言的表达了。再看下面的代码，大家应该一眼就能明白它的意思吧：

　　merge([1,2],[3,4]).sort().search("2")

      因此，函数式编程的代码更容易理解。

     3. 更方便的代码管理

         函数式编程不依赖、也不会改变外界的状态，只要给定输入参数，返回的结果必定相同。因此，每一个函数都可以被看做独立单元，很有利于进行单元测试（unit testing）和除错（debugging），以及模块化组合。

     4. 易于"并发编程"

          函数式编程不需要考虑"死锁"（deadlock），因为它不修改变量，所以根本不存在"锁"线程的问题。不必担心一个线程的数据，被另一个线程修改，所以可以很放心地把工作分摊到多个线程，部署"并发编程"（concurrency）。

          请看下面的代码：

　　var s1 = Op1();

　　var s2 = Op2();

　　var s3 = concat(s1, s2);

      由于s1和s2互不干扰，不会修改变量，谁先执行是无所谓的，所以可以放心地增加线程，把它们分配在两个线程上完成。其他类型的语言就做不到这一点，因为s1可能会修改系统状态，而s2可能会用到这些状态，所以必须保证s2在s1之后运行，

      自然也就不能部署到  其他线程上了。多核CPU是将来的潮流，所以函数式编程的这个特性非常重要。

      5. 代码的热升级

           函数式编程没有副作用，只要保证接口不变，内部实现是外部无关的。所以，可以在运行状态下直接升级代码，不需要重启，也不需要停机。

           Erlang语言早就证明了这一点，它是瑞典爱立信公司为了管理电话系统而开发的，电话系统的升级当然是不能停机的。