学会JavaScript函数式编程(第1部分)

摘要: JS函数式编程入门。

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在这篇由多部分组成的文章中,接下来将介绍函数式编程的一些概念,这些概念对你学习函数式编程有所帮助。如果你已经懂了什么是函数式编程,这可以加深你的理解。

请不要着急。从这一点开始,花点时间阅读并理解代码示例。你甚至可能想在每节课结束后停止阅读,以便让你的观点深入理解,然后再回来完成。

最重要的是你要理解。

纯函数(Purity)

所谓纯函数,就是指这样一个函数,对于相同的输入,永远得到相同的输出,它不依赖外部环境,也不会改变外部环境。如果不满足以上几个条件那就是非纯函数。

下面是Javascript中的一个纯函数示例:

注意,add 函数不涉及z变量。它不从z读取,也不从z写入,它只读取xy,然后返回它们相加的结果。这是一个纯函数。如果 add 函数确实访问了变量z,那么它就不再是纯函数了。

请思考一下下面这个函数:

如果函数justTen是纯的,那么它只能返回一个常量, 为什么?

因为我们没有给它任何参数。 而且,既然是纯函数的,除了自己的输入之外它不能访问任何东西,它唯一可以返回的就是常量。

由于不带参数的纯函数不起作用,所以它们不是很有用。所以justTen被定义为一个常数会更好。

大多数有用的纯函数必须至少带一个参数。

考虑一下这个函数:

注意这个函数是不返回任何值。它只是把变量xy相加赋给变量z,但并没有返回。

这个也是一个纯函数,因为它只处理输入。它确实对输入的变量进行操作,但是由于它不返回结果,所以它是无用的。

所有有用的纯函数都必须返回一些我们期望的结果。

让我们再次考虑第一个add函数:

注意 add(1, 2) 的返回结果总是 3。这不是奇怪的事情,只是因为 add 函数是纯的。如果 add 函数使用了一些外部值,那么你永远无法预测它的行为。

在给定相同输入的情况下,纯函数总是返回相同的结果。

由于纯函数不能改变任何外部变量,所以下面的函数都不是纯函数:

所有这些功能都有副作用。当你调用它们时,它们会更改文件和数据库表、将数据发送到服务器或调用操作系统以获取套接字。它们不仅对输入操作同时也对输出进行操作,因此,你永远无法预测这些函数将返回什么。

纯函数没有副作用。

在Javascript、Java 和 c# 等命令式编程语言中,副作用无处不在。这使得调试非常困难,因为变量可以在程序的任何地方更改。所以,当你有一个错误,因为一个变量在错误的时间被更改为错误的值,这不是很好。

此时,你可能会想,“我怎么可能只使用纯函数呢?”

函数式编程不能消除副作用,只能限制副作用。由于程序必须与真实环境相连接,所以每个程序的某些部分肯定是不纯的。函数式编程的目标是尽量写更多的纯函数,并将其与程序的其他部分隔离开来。

不可变性 (Immutability)

你还记得你第一次看到下面的代码是什么时候吗?

教你初中数学的老师看到以上代码,可能会问你,你忘记我给你教的数学了吗? 因为在数学中,x 永远不能等于x + 1。

但在命令式编程中,它的意思是,取x的当前值加1,然后把结果放回x中。

在函数式编程中,x = x + 1是非法的。所以这里你可以用数学的逻辑还记得在数式编程中这样写是不对的!

函数式编程中没有变量。

由于历史原因,存储值的变量仍然被称为变量,但它们是常量,也就是说,一旦x取值,这个常量就是x返回的值。别担心,x 通常是一个局部变量,所以它的生命周期通常很短。但只要它还没被销毁,它的值就永远不会改变。

下面是Elm中的常量变量示例,Elm是一种用于Web开发的纯函数式编程语言:

如果你不熟悉ml风格的语法,让我解释一下。addOneToSum 是一个函数,有两个参数分别为yz

let块中,x被绑定到1的值上,也就是说,它在函数的生命周期内都等于1。当函数退出时,它的生命周期结束,或者更准确地说,当let块被求值时,它的生命周期就结束了。

in块中,计算可以包含在let块中定义的值,即 x,返回计算结果 x + y + z,或者更准确地说,返回 1 + y + z,因为 x = 1。

你可能又会想 :“我怎么能在没有变量的情况下做任何事情呢?”

我们想一下什么时候需要修改变量。通常会想到两种情况:多值更改(例如修改或记录对象中的单个值)和单值更改(例如循环计数器)。

函数式编程使用参数保存状态,最好的例子就是递归。是的,是没有循环。“什么没有变量,现在又没有循环? ”我讨厌你! ! !”

哈哈,这并不是说我们不能做循环,只是没有特定的循环结构,比如for, while, do, repeat等等。

函数式编程使用递归进行循环。

这里有两种方法可以在Javascript中执行循环:

注意,递归是一种函数式方法,它通过使用一个结束条件 start (start + 1) 和调用自己 accumulator (acc + start) 来实现与 for 循环相同的功能。它不会修改旧的值。相反,它使用从旧值计算的新值。

不幸的是,这在 Javascript中 很难想懂,需要你花点时间研究它,原因有二。第一,Javascript的语法相对其它高级语言比较乱,其次,你可能还不习惯递归思维。

在Elm,它更容易阅读,如下:

它是这样运行的:

你可能认为 for 循环更容易理解。虽然这是有争议的,而且更可能是一个熟悉的问题,但非递归循环需要可变性,这是不好的。

在这里,我还没有完全解释不变性的好处,但是请查看全局可变状态部分,即为什么程序员需要限制来了解更多。

我还没有完全解释不可变性(Immutability)在这里的好处,但请查看 为什么程序员需要限制的全局可变状态部分 以了解更多信息。

不可变性的好处是,你读取访问程序中的某个值,但只有读权限的,这意味着不用害怕其他人更改该值使自己读取到的值是错误。

不可变性的还有一个好处是,如果你的程序是多线程的,那么就没有其他线程可以更改你线程中的值,因为该值是不可变,所以另一个线程想要更改它,它只能从旧线程创建一个新值。

不变性可以创建更简单、更安全的代码。

重构

让我们考虑一下重构,下面是一些Javascript代码:

我们以前可能都写过这样的代码,随着时间的推移,开始意识到这两个函数实际上是相同的,函数名称,打印结果不太一样而已。

我们不应该复制 validateSsn 来创建 validatePhone,而是应该创建一个函数(共同的部分),通过参数形式实现我们想要的结果。

重构后的代码如下:

旧代码参数中 ssnphone 现在用 value 表示,正则表达式 /^\d{3}-\d{2}-\d{4}$/ and /^(\d{3})\d{3}-\d{4}$/ 由变量 regex. 表示。最后,消息“SSN”“电话号码” 由变量 type 表示。

这个有类似的函数都可以使用这个函数来实现,这样可以保持代码的整洁和可维护性。

高阶函数

许多语言不支持将函数作为参数传递,有些会支持但并不容易。

在函数式编程中,函数是一级公民。换句话说,函数通常是另一个函数的值。

由于函数只是值,我们可以将它们作为参数传递。即使Javascript不是纯函数语言,也可以使用它进行一些功能性的操作。 所以这里将上面的两个函数重构为单个函数,方法是将验证合法性的函数作为函数 parseFunc 的参数:

像函数 parseFunc 接收一个或多个函数作为输入的函数,称为 高阶函数

高阶函数要么接受函数作为参数,要么返回函数,要么两者兼而有之。

现在可以调用高阶函数(这在Javascript中有效,因为Regex.exec在找到匹配时返回一个truthy值):

这比有四个几乎相同的函数要好得多。

但是请注意正则表达式,这里有点冗长了。简化一下:

现在看起来好多了。现在,当要验证一个电话号码时,不需要复制和粘贴正则表达式了。

但是假设我们有更多的正则表达式需要解析,而不仅仅是 parseSsnparsePhone。每次创建正则表达式解析器时,我们都必须记住在末尾添加 .exec,这很容易被忘记。

可以通过创建一个返回exec 的高阶函数来防止这种情况:

这里,makeRegexParser采用正则表达式并返回exec函数,该函数接受一个字符串。validateValueWithFunc 将字符串 value 传递给 parse 函数,即exec。

parseSsnparsePhone 实际上与以前一样,是正则表达式的 exec 函数。

当然,这是一个微小的改进,但是这里给出了一个返回函数的高阶函数示例。但是,如果makeRegexParser 要复杂得多,这种更改的好处是很大的。

下面是另一个返回函数的高阶函数示例:

函数 makeAdder,接受参数 constantValue 并返回函数 adder,这个函数返回 constantValue 与它传入参数相加结果。

下面是它的用法:

我们通过将常量10传递给 makeAdder 来创建一个函数 add10, makeAdder 返回一个函数,该函数将向返回的结果都加 10。

注意,即使在 makeAddr 返回之后,函数 adder 也可以访问变量 constantValue。 这里能访问到 constantValue 是因为存在闭包。

闭包机制非常重要,因为如果没有它 ,返回函数的函数就不会有很大作用。所以必须了解它们是如何工作。

闭包

下面是一个使用闭包的函数的示例:

在这个例子中,child 函数可以访问它自身的变量,函数 parent 函数可以访问它的自身变量和函数 grandParent 的变量。而函数 grandParent 只能访问自身的变量。

下面是它的一个使用例子:

在这里,parentFunc 保留了 parent 的作用域,因为 grandParent 返回 parent

类似地,childFunc 保留了 child 的作用域,因为 parentFunc 保留了 parent 的作用域,而 parent 的作用域 保留了child 的作用域。

当一个函数被创建时,它在创建时作用域中的所有变量在函数的生命周期内都是可访问的。一个函数只要还有对它的引用就存在。例如,只要childFunc 还引用 child 的作用域,child 的作用域就存在。

闭包具体还看看之前整理的一篇文章:我从来不理解JavaScript闭包,直到有人这样向我解释它...

原文:
1、https://medium.com/@cscalfani...
2、https://medium.com/@cscalfani...

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