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JavaScript 函数式编程实践(来自IBM)第1/3页

2010-06-29 00:00 811 查看
函数式编程简介
说到函数式编程,人们的第一印象往往是其学院派,晦涩难懂,大概只有那些蓬头散发,不修边幅,甚至有些神经质的大学教授们才会用的编程方式。这可能在历史上的某个阶段的确如此,但是近来函数式编程已经在实际应用中发挥着巨大作用了,而更有越来越多的语言不断的加入诸如 闭包,匿名函数等的支持,从某种程度上来讲,函数式编程正在逐步“同化”命令式编程。
函数式编程思想的源头可以追溯到 20 世纪 30 年代,数学家阿隆左 . 丘奇在进行一项关于问题的可计算性的研究,也就是后来的 lambda 演算。lambda 演算的本质为 一切皆函数,函数可以作为另外一个函数的输出或者 / 和输入,一系列的函数使用最终会形成一个表达式链,这个表达式链可以最终求得一个值,而这个过程,即为计算的本质。
然而,这种思想在当时的硬件基础上很难实现,历史最终选择了同丘奇的 lambda 理论平行的另一种数学理论:图灵机作为计算理论,而采取另一位科学家冯 . 诺依曼的计算机结构,并最终被实现为硬件。由于第一台计算机即为冯 . 诺依曼的程序存储结构,因此运行在此平台的程序也继承了这种基因,程序设计语言如 C/Pascal 等都在一定程度上依赖于此体系。
到了 20 世纪 50 年代,一位 MIT 的教授 John McCarthy 在冯 . 诺依曼体系的机器上成功的实现了 lambda 理论,取名为 LISP(LISt Processor), 至此函数式编程语言便开始活跃于计算机科学领域。
函数式编程语言特性
在函数式编程语言中,函数是第一类的对象,也就是说,函数 不依赖于任何其他的对象而可以独立存在,而在面向对象的语言中,函数 ( 方法 ) 是依附于对象的,属于对象的一部分。这一点 j 决定了函数在函数式语言中的一些特别的性质,比如作为传出 / 传入参数,作为一个普通的变量等。
区别于命令式编程语言,函数式编程语言具有一些专用的概念,我们分别进行讨论:
匿名函数
在函数式编程语言中,函数是可以没有名字的,匿名函数通常表示:“可以完成某件事的一块代码”。这种表达在很多场合是有用的,因为我们有时需要用函数完成某件事,但是这个函数可能只是临时性的,那就没有理由专门为其生成一个顶层的函数对象。比如:

清单 1. map 函数
function map(array, func){ 
var res = []; 
for ( var i = 0, len = array.length; i < len; i++){ 
res.push(func(array[i])); 
} 
return res; 
} 
var mapped = map([1, 3, 5, 7, 8], function (n){ 
return n = n + 1; 
}); 
print(mapped); 
运行这段代码,将会打印: 
2,4,6,8,9// 对数组 [1,3,5,7,8] 中每一个元素加 1

注意 map 函数的调用,map 的第二个参数为一个函数,这个函数对 map 的第一个参数 ( 数组 ) 中的每一个都有作用,但是对于 map 之外的代码可能没有任何意义,因此,我们无需为其专门定义一个函数,匿名函数已经足够。
柯里化
柯里化是把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数,并且返回接受余下的参数而且返回结果的新函数的技术。这句话有点绕口,我们可以通过例子来帮助理解:
清单 2. 柯里化函数
function adder(num){ 
return 
function (x){ 
return num + x; 
} 
} 
var add5 = adder(5); 
var add6 = adder(6); 
print(add5(1)); 
print(add6(1));

结果为:
6
7
比较有意思的是:函数 adder 接受一个参数,并返回一个函数,这个返回的函数可以被预期的那样被调用。变量 add5 保持着 adder(5) 返回的函数,这个函数可以接受一个参数,并返回参数与 5 的和。
柯里化在 DOM 的回调中非常有用,我们将在下面的小节中看到。
高阶函数
高阶函数即为对函数的进一步抽象,事实上,我们在匿名函数小节提到的 map 函数即为一种高阶函数,在很多的函数式编程语言中均有此函数。map(array, func) 的表达式已经表明,将 func 函数作用于 array 中的每一个元素,最终返回一个新的 array,应该注意的是,map 对 array 和 func 的实现是没有任何预先的假设的,因此称之为“高阶”函数:

清单 3. 高阶函数
function map(array, func){ 
var res = []; 
for ( var i = 0, len = array.length; i < len; i++){ 
res.push(func(array[i])); 
} 
return res; 
} 
var mapped = map([1, 3, 5, 7, 8], function (n){ 
return n = n + 1; 
}); 
print(mapped); 
var mapped2 = map(["one", "two", "three", "four"], 
function (item){ 
return "("+item+")"; 
}); 
print(mapped2);


将会打印如下结果:
2,4,6,8,9
(one),(two),(three),(four)// 为数组中的每个字符串加上括号

mapped 和 mapped2 均调用了 map,但是得到了截然不同的结果,因为 map 的参数本身已经进行了一次抽象,map 函数做的是第二次抽象,高阶的“阶”可以理解为抽象的层次。
JavaScript 中的函数式编程
JavaScript 是一门被误解甚深的语言,由于早期的 Web 开发中,充满了大量的 copy-paste 代码,因此平时可以见到的 JavaScript 代码质量多半不高,而且 JavaScript 代码总是很飞动的不断闪烁的 gif 广告,限制网页内容的复制等联系在一起的,因此包括 Web 开发者在内的很多人根本不愿意去学习 JavaScript。
这种情形在 Ajax 复兴时得到了彻底的扭转,Google Map,Gmail 等 Ajax 应用的出现使人们惊叹:原来 JavaScript 还可以做这样的事!很快,大量优秀的 JavaScript/Ajax 框架不断出现,比如 Dojo,Prototype,jQuery,ExtJS 等等。这些代码在给页面带来绚丽的效果的同时,也让开发者看到函数式语言代码的优雅。
函数式编程风格
在 JavaScript 中,函数本身为一种特殊对象,属于顶层对象,不依赖于任何其他的对象而存在,因此可以将函数作为传出 / 传入参数,可以存储在变量中,以及一切其他对象可以做的事情 ( 因为函数就是对象 )。
JavaScript 被称为有着 C 语法的 LISP,LISP 代码的一个显著的特点是大量的括号以及前置的函数名,比如:

清单 4. LISP 中的加法
(+ 1 3 4 5 6 7)

加号在 LISP 中为一个函数,这条表达式的意思为将加号后边的所有数字加起来,并将值返回,JavaScript 可以定义同样的求和函数:

清单 5. JavaScript 中的求和
function sum(){ 
var res = 0; 
for ( var i = 0, len = arguments.length; i < len; i++){ 
res += parseInt(arguments[i]); 
} 
return res; 
} 
print(sum(1,2,3)); 
print(sum(1,2,3,4,6,7,8));

运行此段代码,得到如下结果:
6
31

如果要完全模拟函数式编码的风格,我们可以定义一些诸如:

清单 6. 一些简单的函数抽象
function add(a, b){ return a+b; } 
function sub(a, b){ return a-b; } 
function mul(a, b){ return a*b; } 
function div(a, b){ return a/b; } 
function rem(a, b){ return a%b; } 
function inc(x){ return x + 1; } 
function dec(x){ return x - 1; } 
function equal(a, b){ return a==b; } 
function great(a, b){ return a>b; } 
function less(a, b){ return a<b; }

这样的小函数以及谓词,那样我们写出的代码就更容易被有函数式编程经验的人所接受:
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