手把手介绍函数式编程:从命令式重构到函数式
序
本文是一篇手把手的函数式编程极简入门介绍,借助代码示例讲解细腻。但又不乏洞见,第一节中列举和点评了函数式种种让眼花缭乱的特质,给出了“理解函数式特质的指南针”:
函数式代码的核心特质就一条:无副作用
本文希望以另辟蹊径的方式来讲解函数式:首先展示我们平常编写的命令式而非函数式的代码示例,然后将这些示例重构成函数式风格。
本文的第一部分选用了简短的数据转换循环,将它们重构成函数式的
map
和
reduce
。第二部分则对更长的循环代码,将它们分解成多个单元,然后重构各个单元成函数式的。第三部分选用的是有一系列连续的数据转换循环代码,将其拆解成为一个函数式管道(
functional pipeline
)。
本文示例代码用的是
Kotlin
语言。
理解函数式特质的指南针
有很多函数式编程文章讲解了抽象的函数式技术:
- 组合(
)composition
- 管道(
)pipelining
- 高阶函数(
)higher order function
等等。当人们谈论函数式编程时,提到了多到令人迷路的
函数式
特质(
characteristics
):
- 不可变数据(
)immutable data
- 一等公民的函数
)first class function
- 尾调用优化(
)tail call optimisation
这些是有助于函数式编程的语言特性。
人们也会提到:
-
、map
reduce
- 管道、递归(
)recursing
- 柯里化(
)以及currying
- 高阶函数()的使用。
这些是用于编写函数式代码的编程技术。
人们还会提到:
- 并行化(
)parallelization
- 惰性求值(
)和lazy evaluation
- 确定性(
)。determinism
这些是函数式程序的优点。
函数式的核心特质
无视这一切。函数式代码的核心特质就一条:
无副作用( no side effects
)。
即代码逻辑不依赖于当前函数之外的数据,并且也不会更改当前函数之外的数据。所有其他的函数式 特质都可以从这一条派生出来。
开始表演
这是一个非函数式的函数:
val x = 0
fun incr() {
x + 1
}
而这是一个函数式的函数:
fun incr(x: Int): Int {
return x + 1
}
不要迭代列表,用map和reduce
map
map
map
输入一个函数和一个集合,创建一个新的空集合,在原来集合的每个元素进行映射,并将各个返回值插入到新集合中,然后返回新的集合。
命令式思维风格代码:
val numbers = listOf(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
val sqrs = mutableListOf<Int>()
for (i in numbers) {
sqrs.add(i * i)
}
println(sqrs) // [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49]
函数式思维风格代码:
val numbers = listOf(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
val sqrs = numbers.map {
it * it
}
println(sqrs) // [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49]
reduce
reduce
reduce
输入一个函数和一个集合,返回通过合并集合元素所创建的值。
这是一个简单的返回集合所有元素平方的总和的实现:
var sum = 0
for (i in numbers) {
sum += i * i
}
println(sum) // 140
上面是命令式思维风格的常规实现代码。
同样地,用函数式思维风格的代码实现如下:
val sum = numbers.reduce { acc, it -> it * it + acc }
println(sum) // 140
我们可以看出,函数式思维相比命令式思维:要更加抽象。
思考:为什么和
map
更好?
reduce