最近和一些同學(xué)討論了函數(shù)式編程，很多同學(xué)總覺得聽起來很高大上，但用起來卻無從下手。于是我抽時(shí)間捋了捋，將平時(shí)工作中用到的函數(shù)式編程案例和思想整理了出來，相信閱讀本文后，大家都能快速上手函數(shù)式編程。

函數(shù)式編程目前使用范圍非常廣，常用的框架，語言幾乎都能看到它的身影。

• 前端框架：react、vue 的 hooks 用法。
• 打包工具：webpack 的 webpack-chain 用法。
• 工具庫：underscore、lodash、ramda。
• 部署方式：serverless。
• 后端：java、c# 中的 lamda 表達(dá)式。

本文將通過以下 3 個(gè)部分來深入函數(shù)式編程。

• 編程范式
• 函數(shù)式編程
• 函數(shù)式編程常見案例

編程范式

編程范式 指的是一種編程風(fēng)格，它描述了程序員對(duì)程序執(zhí)行的看法。在編程的世界中，同一個(gè)問題，可以站在多個(gè)角度去分析解決，這些不同的解決方案就對(duì)應(yīng)了不同的編程風(fēng)格。

常見的編程范式有：

• 命令式編程
  • 面向過程編程
    • C
  • 面向?qū)ο缶幊?ul>
  • C++、C#、Java

聲明式編程

• 函數(shù)式編程
  • Haskell

命令式編程

命令式編程 是使用最廣的一種編程風(fēng)格，它是站在計(jì)算機(jī)的角度去思考問題，主要思想是 關(guān)注計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟，即一步一步告訴計(jì)算機(jī)先做什么再做什么。

由于存在很多需要控制的步驟，所以命令式編程普遍存在以下特點(diǎn)：

• 控制語句
  • 循環(huán)語句：while、for
  • 條件分支語句：if else、switch
  • 無條件分支語句：return、break、continue
• 變量
  • 賦值語句

根據(jù)這些特點(diǎn)，我們來分析一個(gè)命令式編程案例：

//?需求：篩選出數(shù)組中為奇數(shù)的子集合

const?array?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6,?7,?8,?9];
//?步驟1：定義執(zhí)行結(jié)果變量
let?reult?=?[];
//?步驟2：控制程序循環(huán)調(diào)用
for?(let?i?=?0;?i???//?步驟3：判斷篩選條件
??if?(array[i]?%?2?!==?0)?{
????//?步驟4：加入執(zhí)行結(jié)果
????reult.push(array[i]);
??}
}
//?步驟5：得到最終的結(jié)果 result

以上代碼通過 5 個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)了數(shù)組的篩選，這并沒有什么問題，但細(xì)心的同學(xué)可能會(huì)感到疑惑：這樣寫的代碼量太長(zhǎng)了，而且并不語義化，只有閱讀完每一行的代碼，才知道具體執(zhí)行的是什么邏輯。

沒錯(cuò)，這就是命令式編程的典型特點(diǎn)，除此之外，還有以下幾點(diǎn)：

• 命令式編程的每一個(gè)步驟都可以由程序員定義，這樣可以更精細(xì)化、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜刂拼a，從而提高程序的性能。
• 命令式編程的每一個(gè)步驟都可以記錄中間結(jié)果，方便調(diào)試代碼。
• 命令式編程需要大量的流程控制語句，在處理多線程狀態(tài)同步問題時(shí)，容易造成邏輯混亂，通常需要加鎖來解決。

聲明式編程

聲明式編程 同樣是一種編程風(fēng)格，它通過定義具體的規(guī)則，以便系統(tǒng)底層可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)具體功能。主要思想是 告訴計(jì)算機(jī)應(yīng)該做什么，但不指定具體要怎么做。

由于需要定義規(guī)則來表達(dá)含義，所以聲明式編程普遍存在以下特點(diǎn)：

• 代碼更加語義化，便于理解。
• 代碼量更少。
• 不需要流程控制代碼，如：for、while、if 等。

接下來，我們將上文中的數(shù)組篩選，用聲明式的方式重構(gòu)一下：

//?篩選出數(shù)組中為奇數(shù)的子集合
const?array?=?[1,?2,?3,?4,?5,?6,?7,?8,?9];
const?reult?=?array.filter((item)?=>?item?%?2?!==?0);

可以看到，聲明式編程沒有冗余的操作步驟，代碼量非常少，并且非常語義化，當(dāng)我們讀到 filter 的時(shí)候，自然而然就知道是在做篩選。

我們?cè)倏匆粋€(gè)案例：

#?使用?sql?語句，查詢?id?為?25?的學(xué)生
select?*?from?students?where?id=25

在上述代碼中，我們只是告訴計(jì)算機(jī)，我想查找 id 為 25 的同學(xué)，計(jì)算機(jī)就能給我們返回對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)了，至于是怎么查找出來的，我們并不需要關(guān)心，只要結(jié)果是正確的即可。

除了上述例子之外，還有很多聲明式編程的案例：

• html 用來聲明了網(wǎng)頁的內(nèi)容。
• css 用來聲明網(wǎng)頁中元素的外觀。
• 正則表達(dá)式，聲明匹配的規(guī)則。

有了以上幾個(gè)案例，我們來總結(jié)一下聲明式編程的優(yōu)缺點(diǎn)：

• 聲明式編程不需要編寫復(fù)雜的操作步驟，可以大大減少開發(fā)者的工作量。
• 聲明式編程的具體操作都是底層統(tǒng)一管理，可以降低重復(fù)工作。
• 聲明式編程底層實(shí)現(xiàn)的邏輯并不可控，不適合做更精細(xì)化的優(yōu)化。

函數(shù)式編程

函數(shù)式編程 屬于聲明式編程中的一種，它的主要思想是 將計(jì)算機(jī)運(yùn)算看作為函數(shù)的計(jì)算，也就是把程序問題抽象成數(shù)學(xué)問題去解決。

函數(shù)式編程中，我們可以充分利用數(shù)學(xué)公式來解決問題。也就是說，任何問題都可以通過函數(shù)(加減乘除)和數(shù)學(xué)定律(交換律、結(jié)合律等)，一步一步計(jì)算，最終得到答案。

函數(shù)式編程中，所有的變量都是唯一的值，就像是數(shù)學(xué)中的代數(shù) x、y，它們要么還未解出來，要么已經(jīng)被解出為固定值，所以對(duì)于：x=x+1 這樣的自增是不合法的，因?yàn)樾薷牧舜鷶?shù)值，不符合數(shù)學(xué)邏輯。

除此之外，嚴(yán)格意義上的函數(shù)式編程也不包括循環(huán)、條件判斷等控制語句，如果需要條件判斷，可以使用三元運(yùn)算符代替。

文章開頭我們提到了 webpack-chain，我們一起來看一下：

//?使用 webpack-chain 來編寫 webpack 配置。
const?Config?=?require('webpack-chain');
const?config?=?new?Config();
config.
????.entry('index')
????????.add('src/index.js')
????????.end()
????.output
?????????.path('dist')
?????????filename('my-first-webpack.bundle.js');
config.module
????.rule('compile')
????????.test(/\.js$/)
????????.use('babel')
????????.loader('babel-loader')
module.exports?=?config;

可以看到，webpack-chain 可以通過鏈?zhǔn)降暮瘮?shù) api 來創(chuàng)建和修改 webpack 配置，從而更方便地創(chuàng)建和修改 webpack 配置。試想一下，如果一份 webpack 配置需要用于多個(gè)項(xiàng)目，但每個(gè)項(xiàng)目又有一些細(xì)微的不同配置，這個(gè)應(yīng)該怎么處理呢？

如果使用 webpack-chain 去修改配置，一個(gè)函數(shù) api 就搞定了，而使用命令式的編程，則需要去逐步遍歷整個(gè) webpack 配置文件，找出需要修改的點(diǎn)，才能進(jìn)行修改，這無疑就大大減少了我們的工作量。

函數(shù)式編程的特點(diǎn)

根據(jù)維基百科權(quán)威定義，函數(shù)式編程有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

• 函數(shù)是一等公民
  • 函數(shù)可以和變量一樣，可以賦值給其他變量，也可以作為參數(shù)，傳入一個(gè)函數(shù)，或者作為別的函數(shù)返回值。
• 只用表達(dá)式，不用語句：
  • 表達(dá)式是一段單純的運(yùn)算過程，總是有返回值。
  • 語句是執(zhí)行某種操作，沒有返回值。
  • 也就是說，函數(shù)式編程中的每一步都是單純的運(yùn)算，而且都有返回值。
• 無副作用
  • 不會(huì)產(chǎn)生除運(yùn)算以外的其他結(jié)果。
  • 同一個(gè)輸入永遠(yuǎn)得到同一個(gè)數(shù)據(jù)。
• 不可變性
  • 不修改變量，返回一個(gè)新的值。
• 引用透明
  • 函數(shù)的運(yùn)行不依賴于外部變量，只依賴于輸入的參數(shù)。

以上的特點(diǎn)都是函數(shù)式編程的核心，基于這些特點(diǎn)，又衍生出了許多應(yīng)用場(chǎng)景：

• 純函數(shù)：同樣的輸入得到同樣的輸出，無副作用。
• 函數(shù)組合：將多個(gè)依次調(diào)用的函數(shù)，組合成一個(gè)大函數(shù)，簡(jiǎn)化操作步驟。
• 高階函數(shù)：可以加工函數(shù)的函數(shù)，接收一個(gè)或多個(gè)函數(shù)作為輸入、輸出一個(gè)函數(shù)。
• 閉包：函數(shù)作用域嵌套，實(shí)現(xiàn)的不同作用域變量共享。
• 柯里化：將一個(gè)多參數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為多個(gè)嵌套的單參數(shù)函數(shù)。
• 偏函數(shù)：緩存一部分參數(shù)，然后讓另一些參數(shù)在使用時(shí)傳入。
• 惰性求值：預(yù)先定義多個(gè)操作，但不立即求值，在需要使用值時(shí)才去求值，可以避免不必要的求值，提升性能。
• 遞歸：控制函數(shù)循環(huán)調(diào)用的一種方式。
• 尾遞歸：避免多層級(jí)函數(shù)嵌套導(dǎo)致的內(nèi)存溢出的優(yōu)化。
• 鏈?zhǔn)秸{(diào)用：讓代碼更加優(yōu)雅。

這些應(yīng)用場(chǎng)景都大量存在于我們的日常工作中，接下來我們通過幾個(gè)案例來實(shí)戰(zhàn)一下。

函數(shù)式編程常見案例

基于函數(shù)式編程的應(yīng)用場(chǎng)景，我們來實(shí)現(xiàn)幾個(gè)具體的案例。

• 函數(shù)組合
• 柯里化
• 偏函數(shù)
• 高階函數(shù)
• 尾遞歸
• 鏈?zhǔn)秸{(diào)用

1、函數(shù)組合，組合多個(gè)函數(shù)步驟。

function?compose(f,?g)?{
??return?function?()?{
????return?f.call(this,?g.apply(this,?arguments));
??};
}

function?toLocaleUpperCase(str)?{
??return?str.toLocaleUpperCase();
}

function?toSigh(str)?{
??return?str?+?"!";
}
//?將多個(gè)函數(shù)按照先后執(zhí)行順序組合成一個(gè)函數(shù)，簡(jiǎn)化多個(gè)調(diào)用步驟。
const?composedFn?=?compose(toSigh,?toLocaleUpperCase);
console.log("函數(shù)組合：",?composedFn("msx"));
//?函數(shù)組合：MSX!

2、柯里化，將一個(gè)多參數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為多個(gè)嵌套的單參數(shù)函數(shù)。

//?柯里化
function?curry(targetfn)?{
??var?numOfArgs?=?targetfn.length;
??return?function?fn(...rest)?{
????if?(rest.length???????return?fn.bind(null,?...rest);
????}?else?{
??????return?targetfn.apply(null,?rest);
????}
??};
}
//?加法函數(shù)
function?add(a,?b,?c,?d)?{
??return?a?+?b?+?c?+?d;
}
//?將一個(gè)多參數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為多個(gè)嵌套的單參數(shù)函數(shù)
console.log("柯里化：",?curry(add)(1)(2)(3)(4));
//?柯里化：10

3、偏函數(shù)，緩存一部分參數(shù)，然后讓另一些參數(shù)在使用時(shí)傳入。

//?偏函數(shù)
function?isTypeX(type)?{
??return?function?(obj)?{
????return?Object.prototype.toString.call(obj)?===?`[object?${type}]`;
??};
}

//?緩存一部分參數(shù)，然后讓另一些參數(shù)在使用時(shí)傳入。
const?isObject?=?isTypeX("Object");
const?isNumber?=?isTypeX("Number");

console.log("偏函數(shù)測(cè)試：",?isObject({?a:?1?},?123));?//?true
console.log("偏函數(shù)測(cè)試：",?isNumber(1));?//?true

4、惰性求值，預(yù)先定義多個(gè)操作，但不立即求值，在需要使用值時(shí)才去求值，可以避免不必要的求值，提升性能。

//?這里使用?C#?中的?LINQ?來演示
//?假設(shè)數(shù)據(jù)庫中有這樣一段數(shù)據(jù)?db.Gems?[4,15,20,7,3,13,2,20];

var?q?=
????db.Gems
????.Select(c?=>?c?10)
???.Take(3)
???//?只要不調(diào)用?ToList?就不會(huì)求值
???//?在具體求值的時(shí)候，會(huì)將預(yù)先定義的方法進(jìn)行優(yōu)化整合，以產(chǎn)生一個(gè)最優(yōu)的解決方案，才會(huì)去求值。
????.ToList();

上述代碼中，傳統(tǒng)的求值會(huì)遍歷 2 次，第一次遍歷整個(gè)數(shù)組(8 項(xiàng))，篩選出小于 10 的項(xiàng)，輸出 [4,7,3,2]，第二次遍歷這個(gè)數(shù)組(4 項(xiàng))，輸出 [4,7,3]。

如果使用惰性求值，則會(huì)將預(yù)先定義的所有操作放在一起進(jìn)行判斷，所以只需要遍歷 1 次就可以了。在遍歷的同時(shí)判斷 是否小于 10 和 小于 10 的個(gè)數(shù)是否為 3，當(dāng)遍歷到第 5 項(xiàng)時(shí)，就能輸出 [4,7,3]。

相比傳統(tǒng)求值遍歷的 8+4=12 項(xiàng)，使用惰性求值則只需遍歷 5 項(xiàng)，程序的運(yùn)行效率也就自然而然地得到了提升。

5、高階函數(shù)，可以加工函數(shù)的函數(shù)(接收一個(gè)或多個(gè)函數(shù)作為輸入、輸出一個(gè)函數(shù))。

// React 組件中，將一個(gè)組件，封裝為帶默認(rèn)背景色的新組件。
//?styled-components?就是這個(gè)原理
function?withBackgroundRedColor?(wrapedComponent)?{
??return?class?extends?Component?{
????render?()?{
??????return?(<div?style={backgroundColor:?'red}?><wrapedComponent?{...this.props}?/>div>)
????}
??}
}

6、遞歸和尾遞歸。

//?普通遞歸，控制函數(shù)循環(huán)調(diào)用的一種方式。
function?fibonacci(n)?{
??if?(n?===?0)?{
????return?0;
??}
??if?(n?===?1)?{
????return?1;
??}
??return?fibonacci(n?-?1)?+?fibonacci(n?-?2);
}
console.log("沒有使用尾遞歸，導(dǎo)致棧溢出",?fibonacci(100));

//?尾遞歸，避免多層級(jí)函數(shù)嵌套導(dǎo)致的內(nèi)存溢出的優(yōu)化。
function?fibonacci2(n,?result,?preValue)?{
??if?(n?==?0)?{
????return?result;
??}
??return?fibonacci2(n?-?1,?preValue,?result?+?preValue);
}
//?result?=?0,?preValue?=?1
console.log("使用了尾遞歸，不會(huì)棧溢出",?fibonacci2(100,?0,?1));

6、鏈?zhǔn)秸{(diào)用

// lodash 中，一個(gè)方法調(diào)用完成之后，可以繼續(xù)鏈?zhǔn)秸{(diào)用其他的方法。
var?users?=?[
??{?user:?"barney",?age:?36?},
??{?user:?"fred",?age:?40?},
??{?user:?"pebbles",?age:?1?},
];
var?youngest?=?_.chain(users)
??.sortBy("age")
??.map(function?(o)?{
????return?o.user?+?"?is?"?+?o.age;
??})
??.head()
??.value();
//?=>?'pebbles?is?1'

思考與總結(jié)

本文從編程范式開始，分析了函數(shù)式編程的定位，進(jìn)一步引申出函數(shù)式編程的概念，然后基于一些工作中的案例，實(shí)戰(zhàn)了函數(shù)式編程的應(yīng)用場(chǎng)景，希望大家都能輕松地認(rèn)識(shí)函數(shù)式編程。

最后，如果你對(duì)此有任何想法，歡迎留言評(píng)論！

好文！點(diǎn)個(gè)在看！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c++ 一个函数包括多个返回值判断_轻松玩转函数式编程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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