《JavaScript 模式》读书笔记（4）— 函数5

　　这一篇是函数部分的最后一篇。我们来聊聊Curry化。

十、Curry

　　这部分我们主要讨论Curry化和部分函数应用的内容。但是在深入讨论之前，我们需要先了解一下函数应用的含义。

 

函数应用

　　在一些纯粹的函数式编程语言中，函数并不描述为被调用（即called或invoked），而是描述为应用（applied）。在JavaScript中，我们可以做同样的事情，使用方法Function.prototype.apply()来应用函数，这是由于JavaScript中的函数实际上是对象，并且它们还具有如下方法。

// 定义函数
var sayHi = function(who) {
    console.log("Hello" + (who? ", " + who : "") + "!");
};

// 调用函数
sayHi(); // 输出"Hello"
sayHi('world'); // 输出"Hello, world!"

// 应用函数
sayHi.apply(null, ["hello"]); // 输出"Hello, hello!"

　　正如上面的例子所看到的，调用（invoking）函数和应用（applying）函数可以得到完全相同的结果。apply()带有两个参数：第一个参数为将要绑定到该函数内部this的一个对象，而第二个参数是一个数组或多个参数变量，这些参数将变成可用于该函数内部的类似数组的arguments对象。如果第一个参数为null(空)，那么this将指向全局对象，此时得到的结果就恰好如同调用一个非指定对象时的方法。

　　当函数是一个对象的方法时，此时不能传递null引用。这种情况下，这里的对象将成为apply()的第一个参数：

// 定义函数
var alien= {
    sayHi: function(who) {
        console.log("Hello" + (who? ", " + who : "") + "!");
    }
} 
alien.sayHi('world'); // 输出"Hello, world!"
sayHi.apply(alien, ["humans"]); // 输出"Hello, humans!"

　　在上面的代码中，sayHi()内部的this指向了alien对象。而在之前的例子中，this指向了全局对象。

　　正如上面的两个例子所展示的那样，这些都表明我们考虑的“调用函数”并不只是“句法糖（syntactic sugar）”，而是等价于函数应用。

　　请注意，除了apply()以外，Function.prototype对象还有一个call()方法，但是这仍然只是建立在apply()之上的语法糖而已。有时候最好使用该语法糖：即当函数仅带有一个参数时，可以根据实际情况避免创建只有一个元素的数组的工作。

// 在这种情况下，第二种更有效率，节省了一个数组
sayHi.apply(alien,["humans"]);
sayHi.call(alien,"humans");

 

部分应用

　　现在我们知道，调用函数实际上就是将一个参数集合应用到一个函数中，那有没有可能只传递部分参数，而不是所有参数？这种情况就和手动处理一个数学函数所常采用的方法是相似的。假定有一个函数add()用以将两个数字加在一起：x和y。下面的代码片段展示了给定x值为5，且y值为4的情况下的解决方案。

// 出于演示的目的
// 并不是合法的JavaScript
function add(x,y) {
    return x + y;
}
// 有以下函数
add(5,4);

// 第1步，替换一个参数
function add(5, y){
    return 5 + y;
}

// 第2步，替换其他参数
function add(5, 4) {
    return 5 + 4;
}

　　再提醒一遍，第1、2步的代码是不合法的，仅演示目的。

　　上面的代码段演示了如何手工解决部分函数应用的问题。可以获取第一个参数的值，并且在整个函数中用已知的值5替代未知的x，然后重复同样的步骤直至用完了所有的参数。

　　对这个例子中的步骤1可以称为部分应用（partial application），即我们金鹰用了第一个参数。当执行部分应用时，并不会获得结果，相反会获得另一个函数。

　　下面的代码片段演示了家乡的partialApply()方法的使用示例：

var add = function (x,y) {
    return x + y;
};

// 完全应用
add.apply(null,[5,4]); // 9

// 部分应用
var newadd = add.partialApply(null,[5]);
// 应用一个参数到新函数中
newadd.apply(null,[4]); // 9

　　如上面的代码所示，部分应用向我们提供了另一个新函数，随后再以其他参数调用该函数。这种运行方式实际上与add(5)(4)有一些类似，这是由于add(5)返回了一个可在后来用(4)来调用的函数。

　　此外，我们所熟悉的add(5, 4)调用方式可能并不像是“句法糖（syntactic sugar）”，相反，使用add(5)(4)才像是“句法糖（syntactic sugar）”。

　　现在，返回到现实，JavaScript中并没有partialApply()方法和函数，默认情况下也并不会出现与上面类似的行为。但是可以构造出这些函数，因为JavaScript的动态性足够支持这种行为。

　　使函数理解并处理部分应用的过程就成为Curry过程（Currying）。

 

Curry化

　　这里的curry源于数学家Haskell Curry的名字。Curry化是一个转换过程，即我们执行函数转换的过程。那么，我们如何Curry化一个函数？其他的函数式语言可能已经将这种Curry化转换构建到语言本身中，并且所有的函数已经默认转换过，在JavaScript中，可以将add()函数修改成一个用于处理部分应用的Curry化函数。

　　下面，我们来看个例子：

// curry化的add()函数
// 接受部分参数列表
function add(x,y) {
    var oldx = x,oldy = y;
    if(typeof oldy === 'undefined') { // 部分
        return function(newy) {
            return oldx + newy;
        };
    }
    // 完全应用
    return x + y;
}

// 测试
console.log(typeof add(5)); // 输出“function”
add(3)(4); // 7
// 创建并存储一个新函数
var add2000 = add(2000);
add2000(19); //输出2010

　　在上面的代码段中，当第一次调用add()时，它为返回的内部函数创建了一个闭包。该闭包将原始的x和y值存储到私有变量oldx和oldy中。第一个私有变量oldx将在内部函数执行的时候使用。如果没有部分应用，并且同时传递x和y值，该函数则继续执行，并简单将其相加。这种add()实现与实际需求相比显得比较冗长，在这里只是出于演示的目的这样实现。下面将显示一个更为精简的实现版本。其中并没有oldx和oldy，仅是因为原始x隐式的存储在闭包中，并且还将y作为局部变量复用，而不是像之前那样创建一个新的变量newy：

// curry化的add()函数
// 接受部分参数列表
function add(x, y) {
    if(typeof y === 'undefined') { //部分
        return function(y) {
            return x + y;
        };
    }
    // 完全应用
    return x + y;
}

　　在这些例子中，函数add()本身负责处理部分应用。但是能够以更通用的方式执行相同给的任务么？也就是说，是否可以将任意的函数转换成一个新的可以接收部分参数的函数？

function schonfinkelize(fn) {
    var slice = Array.prototype.slice,
        stored_args = slice.call(arguments,1);
    return function () {
        var new_args = slice.call(arguments),
            args = stored_args.concat(new_args);
        return fn.apply(null,args);
    }
}

　　schonfinkelize()函数可能不应该有这么复杂，只是由于JavaScript中arguments并不是一个真实的数组。从Array.prototype中借用slice()方法可以帮助我们将arguments变成一个数组，并且使用该数组更加方便。当schonfinkelize()第一次调用时，它存储了一个指向slice()方法的私有引用(名为slice)，并且还存储了调用该方法后的参数（存入stored_args中），该方法仅剥离了第一个参数，这是因为第一个参数是将被curry化的函数。然后，schonfinkelize()返回了一个新函数。当这个新函数被调用时，它访问了已经私有存储的参数stored_args以及slice引用。这个新函数必须将原有的部分应用参数（stored_args）合并到新参数（new_args）,然后再将它们应用到原始函数fn中（也仅在闭包中私有可用）。

 

 

　　我们来测试下上面的转换方法：

function schonfinkelize(fn) {
    var slice = Array.prototype.slice,
        stored_args = slice.call(arguments,1);
    return function () {
        var new_args = slice.call(arguments),
            args = stored_args.concat(new_args);
        return fn.apply(null,args);
    }
}

// 普通函数
function add(x, y){
    return x + y;
}

// 将一个函数curry化并获得一个新的函数
var newadd = schonfinkelize(add,5);
console.log(newadd(4)); //输出9

// 另一种选择，直接调用新函数
console.log(schonfinkelize(add,6)(7)); //输出13

// 转换函数并不局限于单个参数或者单步Curry化
// 普通函数
function addSome(a, b, c, d, e) {
    return a + b + c + d + e;
}

// 可运行于任意数量的参数
console.log(schonfinkelize(addSome,1,2,3)(5,5));

// 两步curry化
var addOne = schonfinkelize(addSome,1);
console.log(addOne(10,10,10,10)); //41
var addSix = schonfinkelize(addOne,2,3);
console.log(addSix(5,5)); // 16

　　上面是完整的例子和测试。

　　那什么时候适合使用Curry化呢？当发现正在调用同一个函数，并且传递的参数绝大多数都是相同的，那么该函数可能是用于Curry化的一个很好的候选参数。可以通过将一个函数集合部分应用到函数中，从而动态创建一个新函数。这个新函数将会保存重复的参数（因此，不必每次都传递这些参数），并且还会使用预填充原始函数所期望的完整参数列表。

 

小结

　　在JavaScript中，有关函数的部分是十分重要的，我们本系列文章相关的主要函数部分已经到此告一段落了。本篇讨论了有关函数的背景和术语。学习了JavaScript中两个重要的特征。即：

• 函数是第一类对象，可以作为带有属性和方法的值以及参数进行传递。
• 函数提供了局部作用域，而其他打括号并不能提供这种局部作用域（当然现在的let是可以的）。此外还需要记住的是，声明的局部变量可被提升到局部作用域的顶部。

　　创建函数的语法包括：

• 1.  函数命名表达式。
• 2. 函数表达式（与上面的相同，但是缺少一个名字），通常也称为匿名函数。
• 3. 函数声明，与其他语言中的函数的语法类似。

　　在涵盖了函数的背景和语法之后，我们学习了一些有用的模式：

　　1、API模式，它们可以帮助您为函数提供更好且更整洁的接口：

　　　　回调模式：将函数作为参数进行传递。

　　　　配置对象：有助于保持受到控制的函数的参数数量。

　　　　返回函数：当一个函数的返回值是另一个函数时。

　　　　Curry化：当新函数是基于现有函数，并加上部分参数列表创建时。

　　2、初始化模式，它们可以帮助您在不污染全局命名空间的情况下，使用临时变量以一种更加整洁、结构化的方式执行初始化以及设置任务（当涉及web网页和应用程序时是非常普遍的）。这些模式包括：

　　　　即时函数：只要定义之后就立即执行。

　　　　即时对象初始化：匿名对象组织了初始化任务，提供了可被立即调用的方法。

　　　　初始化时分支：帮助分支代码在初始化代码执行过程中仅检测一次，这与以后在程序生命周期内多次检测相反。

　　3、性能模式，可以帮助加速代码运行，这些模式包括：

　　　　备忘模式：使用函数属性以便使得计算过的值无须再次计算。

　　　　自定义模式：以新的主体重写本身，以使得在第二次或以后调用时仅需执行更少的工作。

 

　　好了，函数部分到此结束了。我们下面会开始学习对象模式部分。加油！fighting！