初识怪异的函数式编程

函数式编程

函数式编程是对阿隆佐·丘奇理论的实践应用。但也并非全部 λ 演算都被应用到了实践中，因为 λ 演算不是被设计为在物理局限下工作的。因此，和面向对象的编程一样，函数式编程是一系列理念，而不是严格的教条。

现在有很多种函数式编程语言，他们中的大多数以不同方式完成不同任务。在这里我对最广泛使用的源自函数式编程的思想作一解释，并将用 Java 语言举例（是的，你完全可以用 Java 写出函数式程序，如果你有显著的受虐倾向）。在下面的小节中，我将会把 Java 作为一种函数式语言，并对其稍加修改使它成为一种可用的函数式语言。现在开始吧。

λ 演算被设计用来探询关于计算的问题，所以函数式编程主要处理计算，并用

函数

来完成这一过程。函数是函数式编程的基本单位，函数几乎被用于一切，包括最简单的计算，甚至变量都由计算取代。在函数式编程中，变量只是表达式的别名（这样我们就不必把所有东西打在一行里）。变量是不能更改的，所有变量只能被赋值一次。用 Java 的术语来说，这意味着所有单一变量都被声明为 final（或 C++ 的 const）。在函数式编程中没有非 final 的变量。

final int i = 5;
final int j = i + 3;

因为函数式编程中所有变量都是 final 的，所以可以提出这样两个有趣的表述：

没有必要总是写出关键字 final。

没有必要把变量再称为变量。

于是现在我们对 Java 作出两个修改：在我们的函数式 Java 中所有变量默认都是 final 的，我们将变量（variable）称为符号（symbol）。

你也许会质疑，用我们新创造的语言还能写出有些复杂度的程序吗？如果每个符号都是不可变更(non-mutable)的，那么就无法改变任何状态！其实事实并非完全如此。在阿隆佐研究其 λ 演算时，他并不想将某个状态维护一段时间以期未来对其进行修改。他关注的是对数据的操作（也通常被称为“演算体 caculating stuff”）。既然已经证明 λ 演算与图灵机等价，它可以完成所有命令式编程语言能够完成的任务。那么，我们怎么才能做到呢？

答案是函数式程序能保存状态，只是它并非通过变量而是使用函数来保存状态。状态保存在函数的参数中，保存在堆栈上。如果你要保存某个状态一段时间并时不时地对其进行一些修改，可以写个递归函数。举个例子，我们写个函数来翻转 Java 的字符串。记住，我们声明的每个变量默认都是 final 的。

String reverse(String arg) {
if(arg.length == 0) {
return arg;
}
else {
return reverse(arg.substring(1, arg.length)) + arg.substring(0,1);
}
}

这个函数很慢，因为它不断地调用自己，它还是个嗜内存魔，因为要持续分配对象。不过它的确是在用函数式风格。你可能会问，怎么有人会这样写程序？好的，后面会慢慢讲来。