Clojure 学习笔记 :4 以不变应万变

Clojure 零基础 学习笔记 不可变集合

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一个抽象的过程就是寻找变化中的不变量

在之前的学习中我们学习了如何定义我们的集合，
一个很自然的想法就是修改这个集合。

复习
我们可以使用 assoc 函数来替换一个集合中的元素

=> (assoc ["第一个元素" "第二个元素"] 0 "first")
["first" "第二个元素"]

assoc 函数的第一个参数是你要进行替换的集合，第二个参数是你要替换的元素所在“位置”，第三个参数是替换后的元素。
（注意，索引位置以 0 开始。）
返回值是修改过后的集合的值。

然而，Clojure 里集合类型是不可变的。
assoc 函数的替换其实并没有改变原集合元素的内容,
它返回的是一个“新的”集合。（你不用担心浪费存储空间，这个“新”的集合大部分重用了“老”集合。）

我们可以通过以下代码观察：

=> (def my-vec ["第一个元素" "第二个元素"])
#'my-clojure-study.core/my-vec

=> (assoc my-vec 0 "first")
["first" "第二个元素"]

=> (print my-vec)
[第一个元素 第二个元素]
nil

在这段代码中，我们首先定义了一个 vector，
然后我们使用 assoc 函数来对这个 vector 进行“替换”。把 0 号元素替换为 "first"。看起来我们已经改动了这个 my-vec。
但是当我们使用 print 函数来观察这个集合的时候却发现，他的值没有发生变化。

那我们如何保存改变之后的值呢？
我们可以再给这个改变之后的值取一个名字，

=> (def my-vec ["第一个元素" "第二个元素"])
#'my-clojure-study.core/my-vec
=> (def modified-vec (assoc my-vec 0 "first"))
#'my-clojure-study.core/modified-vec

=> (print my-vec)
[第一个元素 第二个元素]
nil

=> (print modifyed-vec)
[first 第二个元素]
nil

更常见的做法是把这个改变作为一个值，传递给下一个需要这个值的表达式（如一个函数。我们在之后的定义函数一节里再进行详细介绍）

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在 Clojure 里，值是不可变的。
我们为什么需要这种不可变的设计呢？
一个很重要的原因就是，使用不可变的值可以更为简便的实现多线程，
当你持有一个值的引用的时候，你不用担心会有其它线程修改你的值。
（另一个“文绉绉”的说法是，这样更能实现一个“纯函数”，即不修改其它值或者其他状态的函数^[1]。）

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这里再介绍几个对集合进行操作的函数，
不再一一叙述每个参数是什么，大家在代码中观察，
以及在自己的机器上运行观察结果，然后修改部分参数观察是否符合预期。

• 使用 cons 函数把一些元素添加到集合的头部

=> (def my-vec ["第一个元素" "第二个元素"])
#'my-clojure-study.core/my-vec
=> (cons "第零个元素" my-vec)
("第零个元素" "第一个元素" "第二个元素")

• 使用 conj 函数来添加一些元素到集合中

=> (def my-vec ["第一个元素" "第二个元素"])
#'my-clojure-study.core/my-vec
=> (conj my-vec "第三个元素")
["第一个元素" "第二个元素" "第三个元素"]
=> (conj my-vec "第三个元素" "第四个元素")
["第一个元素" "第二个元素" "第三个元素" "第四个元素"]
　
=> my-vec
["第一个元素" "第二个元素"]

my-vec 的值并没有发生改变。

注意，conj 函数并不是把元素添加到末尾的位置，它只能保证以最快的速度添加进一种数据结构。
对于 vector 来说是末尾，但是对 list 来说是头部：

=> (def my-list '("第一个元素" "第二个元素"))
#'my-clojure-study.core/my-list
=> (conj my-list "第三个元素")
("第三个元素" "第一个元素" "第二个元素")
=> my-list
("第一个元素" "第二个元素")

my-list 的值同样没有发生改变。

• 使用 into 函数来把两个集合进行合并。
  和conj 函数一样，它只保证以最快的速度合并。

=> (def vec-1 ["一号元素"])
#'my-clojure-study.core/vec-1
=> (def vec-2 ["二号元素" 3])
#'my-clojure-study.core/vec-2
　
=> (into vec-1 vec-2)
["一号元素" "二号元素" 3]
　
；list 的情况
=> (def list-1 '("first"))
#'my-clojure-study.core/list-1
=> (def list-2 '("second"))
#'my-clojure-study.core/list-2
　
=> (into list-1 list-2)
("second" "first")

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如果你接触过其它“可变的”编程语言，那么你需要提醒自己，使用 def 定义的不是变量，而是一个不可变值。
而当你真的需要在两个操作之间交换一些信息，比如在多线程中共享一些资源，那么 Clojure 单独提供了一些类型。我们在以后的多线程部分再做详细讲解。

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1. 即，没有副作用的函数。 ↩