前端函数式编程二三事

首先,这是一篇非常非常入门的文章。

基础概念

FP,Function Programming,函数式编程。
一下解释来自维基百科:

In computer science, functional programming is a programming paradigm that treats computation as the evaluation of mathematical functions and avoids state and mutable data.

稍加翻译:函数式编程是一种编程模型,他将计算机运算看做是 数学 中函数的计算,并且避免了状态以及变量的概念。
个人理解部分,将对此进行更多的介绍。

函数式编程是一种解决方案简单,功能独立,对作用域外没有任何副作用的编程范式。
INPUT -> PROCESS -> OUTPUT
1)功能独立——不依赖于程序的状态(比如可能发生变化的全局变量);
2)纯函数——同一个输入永远能得到同一个输出;
3)有限的副作用——可以严格地限制函数外部对状态的更改导致的状态变化;

纯函数

如果函数的调用参数相同,则永远返回相同的结果。它不依赖于程序执行期间函数外部任何状态或数据的变化,必须只依赖于其输入参数。

  • 函数的返回结果只依赖于它的参数。
  • 函数执行过程里面没有副作用。
  • 引用透明。

反例:

let n = 1;
function add() {
  return  n++;
}
let m = add();

依赖了全局变量,运行无法保证每次输出结果。

正例:

function add (n) {
  return n + 1;
}
let m = add(1);

反例:

const user = { grade: 80 }
function doubleGrade(user) {
  user.grade = user.grade * 2;

  return user;
}
const doubleGradeUser = doubleGrade(user);

修改了传入参数,在接下来的程序中,user都已被更改。

正例:

const user = { grade: 80 }
function doubleGrade(user) {
  return {
    ...user,
    grade: user.grade * 2
  };
}
const doubleGradeUser = doubleGrade(user)

引用透明:如果我们可以用一个函数调用的结果来替换掉这个函数调用本身并且完全不会影响程序的行为,那么我们就可以说这个函数是引用透明的。

f = n => n + 1
5 = f(1) + f(2) // 5 = 2 + 3

这里我们完全可以用23代替f(1)f(2),无论何时,对等式都将成立。

总结:输出与输入为特定的映射关系。编写程序一旦确定,这种映射关系就产生,不会因为外部因素而改变。

个人理解

函数式编程是数学思想的抽象。
以下代码:

x = x + 1
f = x => x + 1
x = f(x)

x = f(x),就是数学一次方程式的定义,x 是一个变量,经过函数处理,得到了一个新的值。
x = x + 1,从数学的角度来看,是一个永远不会成立的等式,只是从编程角度来看,这是一条赋值语。

其他数学逻辑举例:

// 加法
function add(x, y) {
  return x + y;
}
// 乘法
function multiply(x, y) {
  return x * y;
}

加法交换律 x + (y + z) = (x + y) + z

add(x, add(y, z)) == add(add(x, y), z)

分配律 x * (y + z) = x * y + x * z

multiply(x, add(y, z)) = add(multiply(x, y), multiply(x, z))

不一一例举,等等...

举例说明

用编程方式表达:我开车去吃饭
1.面向对象

class me {
  drive() {}
  eat() {}
}
class car {}
class meal {}

me.drive(car)
me.eat(meal)

2.函数式

function drive(who, tool) {}
function eat(who, what) {}

eat(
  drive(me, car)
  meal
)

可能你觉得eat(drive(me, car), meal)的形式看起来并不友好,下面介绍两个工具函数,以lodash工具库为例:

  1. curry 柯里化;
  2. flow组合,传统意义上的compose;

改写上面的代码

_.flow(
  _.curryRight(drive)(car),
 _.curryRight(eat)(meal)
)(me)

不难发现,函数式编程就是写一个又一个的新函数,组合这些函数达到编程的目的,在日常开发工作中,我就是这种感觉。

递归

函数式编程中没有for这样的循环语句,下面我们用递归来实现forEach这样的循环语句。

function forEach(l, fn) {

  function inner(l, fn, index) {
    if (index >= l.length) {
       return
    }
    
    fn(l[index], index, l)
    inner(l, fn, index + 1)
  }

  inner(l, fn, 0)
}

forEach([1, 2, 3], console.log)

现在,你便可以尝试用递归的方式实现filter函数。

// TODO:

有如下数列 1,1,2,3,5,8,13... 编写函数,求第n个数的值。

// TODO:
// 1. 递归
// 2. 尾递归

总结:抓住执行规律,明确结束条件。

如何开始函数式编程

  1. 学会写纯函数;
  2. 如何组合这些函数;
  3. 有哪些组合方式;

首先我们应该对JS中原生方法熟练使用,如:
String方法:substr、substring、charAt...
Array方法:map、filter、every、some、reduce...
Object方法:hasOwnProperty、isPrototypeOf、toString...
全局对象方法:JSON相关、window相关、document相关、localStorage相关...
利用这些方法,我们已经大大改善自己的编码习惯了。
如,判断一个数组是否所有数都大于某个数:

const allItemsIsGtSome = some => list => list.every(item => item > some)

const allItemsGtTen = allItemsIsGtSome(10)

allItemsGtTen([1, 3, 10])

日常开发中,我们将工具函数写在util.js中,这些函数,请保证其为纯函数。
一些常用的工具函数,一般使用函数库,如以上的lodash。

下面,我们用数组的原生方法做一些小练习。
有如下数据:

const students = [
  {
    name: 'apple',
    sex: 'female',
    age: 18,
    grade: 97
  },
  {
    name: 'tangerine',
    sex: 'male',
    age: 24,
    grade: 87
  },
  {
    name: 'orange',
    sex: 'unknow',
    age: 18,
    grade: 99
  },
]

获取grade大于90的学生名字。

// TODO:

保持函数式编程习惯,用数学思想来看待编程。
让我们一起编写函数,组合函数吧!!!

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