Function Programming Note

(鉴于函数式编程语言集中在 Web 开发，比如 Lisp，Erlang, Elixir, Clojure，故暂且把它放在 web 目录下。)

Note for 函数式编程圣经

刘欣公众号上的一篇文章，写得很有趣，对于理解函数式编程很有帮助。

函数式编程最大的特点就是不变量 (Immutable)，一个变量 (实际都是常量)，一旦声明且赋值后，它的值就不能再改变了。

define result = 0
result = 1 // Wrong!

define myList = [1, 2, 3]
myList[0] = 10 // Wrong!

变量不能被修改，那这逻辑还怎么写啊，解决办法是，如果要修改一个变量的值，把新值赋值给一个新的变量，然后旧的变量就抛弃了，用新的变量。

第二个特点，函数应该是纯粹的，不能用副作用，因此它：

• 不能修改传递给函数的变量！
• 不能修改全局变量！
• 对于同样的输入参数，返回值总是相同的！

由于以上的特点，在非函数式编程语言中常见的的循环，在函数式编程语言中居然无法使用。

// wrong! i 的值不能被修改
for (i = 0; i < 100; i++) {
  print(i)
}

function sum(list) {
  define result = 0
  for (item in list) {
    // wrong! result 的值不能被修改
    result += item
  }
  return result
}

因此，在函数式编程语言中，要用尾递归来替代循环。为了方便操作，对于 list，一般都会有一个 head 函数，来取得 list 中的第一个值，还有一个 tail 函数，来取得 list 余下的值。

以 Elixir 为例，用 hd 函数来取得第一个元素，用 tl 函数取得余下的值。

iex(1)> hd [1, 2, 3]
1
iex(2)> tl [1, 2, 3]
[2, 3]

另外，在 Elixir 中，可以方便地使用匹配来取得 head 和 tail：

iex(1)> [h | t] = [1, 2, 3, 4]
[1, 2, 3, 4]
iex(2)> h
1
iex(3)> t
[2, 3, 4]

尾递归实现 list 求和的伪代码：

define myList = [1, 2, 3, 4]
head(myList) // 1
tail(myList) // [2, 3, 4]

define sumList(list, result) {
  if ([] == list) {
    return result
  } else {
    return sumList(tail(list), result + first(list))
  }
}
sumList(myList, 0) // 10

第三个特点，高阶函数，函数是一等公民，可以作为参数传递。

常见的高阶函数，map / reduce / filter。

define a = [1, 2, 3]
map(function(x) {return x*2}, a) // [2, 4, 6]

变量不可变的特点，使用函数式编程语言天然的不需要共享变量，没有多线程竞争加锁的情况，天生为并发而生。

其它特点：柯里化 (Currying)，惰性求值 (比如说参数，如果函数体中没有用到这个参数，那么这个参数可以永远不用运算求值)，宏 (Macro) ...

一般函数式编程语言还有一个特点，运算符视同函数，因此放在所有参数之前 (正统函数式语言是这样，比如 Clojure，但 Elixir 的语法就偏向传统语言)。

// 一般语言
1 + 2

// 函数式语言
(+ 1 2)

函数式编程与面向对象编程

三种不同的编程思维：

• 面向过程 - C
• 面向对象 - C++ / Java / C#
• 函数式编程 - Lisp / Clojure / Schema

大部分人都是先接触面向对象编程，习惯了这种编程思维，再来学习函数式编程的时候，总会和面向对象对比，疑惑为什么不能像面向对象那样处理呢。比如在看到 Elixir 的 Enum 模块时，如下例所示：

iex> Enum.all?(["foo", "bar", "hello"], fn(s) -> String.length(s) == 3 end)
false
iex> Enum.all?(["foo", "bar", "hello"], fn(s) -> String.length(s) > 1 end)
true

我就会想，咦，为什么不能像 Ruby 那样，直接在数组对象上调用 all? 方法呢，直接在字符串对象上调用 length() 方法呢，像下面这样：

["foo", "bar", "hello"].all? { |s| s.length == 3 }

特别是求字符串的长度，居然还要用一个 String.length() 来求长度，好不方便啊。

而且一直在想，为什么还没有出现 class 的使用介绍啊...

这是因为，这是函数式编程啊，函数式编程里只有基本类型和函数，没有对象。所以 Elixir 相比 Ruby，只有 module，没有 class。

像面向对象语言的高阶函数，实际就是从纯粹的函数式编程中借鉴过去的，从而形成了面向对象 + 函数式的杂合语言，支持函数式已经是现代新式面向对象的语言的标配了，像 Swift, Kotlin。