一、引言
說到函數語言程式設計，大家可能第一印象都是學院派的那些晦澀難懂的程式碼，充滿了一大堆抽象的不知所云的符號，似乎只有大學裡的計算機教授才會使用這些東西。在曾經的某個時代可能確實如此，但是近年來隨著技術的發展，函數語言程式設計已經在實際生產中發揮巨大的作用了，越來越多的語言開始加入閉包，匿名函式等非常典型的函數語言程式設計的特性，從某種程度上來講，函數語言程式設計正在逐步“同化”指令式程式設計。
JavaScript 作為一種典型的多正規化程式語言，這兩年隨著React的火熱，函數語言程式設計的概念也開始流行起來，RxJS、cycleJS、lodashJS、underscoreJS等多種開源庫都使用了函式式的特性。所以下面介紹一些函數語言程式設計的知識和概念。
二、純函式
如果你還記得一些初中的數學知識的話，函式 f 的概念就是，對於輸入 x 產生一個輸出 y = f(x)。這便是一種最簡單的純函式。純函式的定義是，對於相同的輸入，永遠會得到相同的輸出，而且沒有任何可觀察的副作用，也不依賴外部環境的狀態。
下面來舉個栗子，比如在Javascript中對於陣列的操作，有些是純的，有些就不是純的：
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var arr = [1,2,3,4,5]; // Array.slice是純函式，因為它沒有副作用，對於固定的輸入，輸出總是固定的 // 可以，這很函式式 xs.slice(0,3); //=> [1,2,3] xs.slice(0,3); //=> [1,2,3] // Array.splice是不純的，它有副作用，對於固定的輸入，輸出不是固定的 // 這不函式式 xs.splice(0,3); //=> [1,2,3] xs.splice(0,3); //=> [4,5] xs.splice(0,3); //=> [] |
在函數語言程式設計中，我們想要的是 slice 這樣的純函式，而不是 splice這種每次呼叫後都會把資料弄得一團亂的函式。
為什麼函數語言程式設計會排斥不純的函式呢？下面再看一個例子：
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//不純的 var min = 18; var checkage = age => age > min; //純的，這很函式式 var checkage = age => age > 18; |
在不純的版本中，checkage 這個函式的行為不僅取決於輸入的引數 age，還取決於一個外部的變數 min，換句話說，這個函式的行為需要由外部的系統環境決定。對於大型系統來說，這種對於外部狀態的依賴是造成系統複雜性大大提高的主要原因。
可以注意到，純的 checkage 把關鍵數字 18 硬編碼在函式內部，擴充套件性比較差，我們可以在後面的柯里化中看到如何用優雅的函式式解決這種問題。
純函式不僅可以有效降低系統的複雜度，還有很多很棒的特性，比如可快取性：
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import _ from 'lodash'; var sin = _.memorize(x => Math.sin(x)); //第一次計算的時候會稍慢一點 var a = sin(1); //第二次有了快取，速度極快 var b = sin(1); |
三、函式的柯里化
函式柯里化（curry）的定義很簡單：傳遞給函式一部分引數來呼叫它，讓它返回一個函式去處理剩下的引數。
比如對於加法函式 var add = (x, y) => x + y ，我們可以這樣進行柯里化：
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//比較容易讀懂的ES5寫法 var add = function(x){ return function(y){ return x + y } } //ES6寫法，也是比較正統的函式式寫法 var add = x => (y => x + y); //試試看 var add2 = add(2); var add200 = add(200); add2(2); // =>4 add200(50); // =>250 |
對於加法這種極其簡單的函式來說，柯里化並沒有什麼大用處。
還記得上面那個 checkage 的函式嗎？我們可以這樣柯里化它：
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var checkage = min => (age => age > min); var checkage18 = checkage(18); checkage18(20); // =>true |
事實上柯里化是一種“預載入”函式的方法，通過傳遞較少的引數，得到一個已經記住了這些引數的新函式，某種意義上講，這是一種對引數的“快取”，是一種非常高效的編寫函式的方法：
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import { curry } from 'lodash'; //首先柯里化兩個純函式 var match = curry((reg, str) => str.match(reg)); var filter = curry((f, arr) => arr.filter(f)); //判斷字串裡有沒有空格 var haveSpace = match(/\s+/g); haveSpace("ffffffff"); //=>null haveSpace("a b"); //=>[" "] filter(haveSpace, ["abcdefg", "Hello World"]); //=>["Hello world"] |
四、函式組合
學會了使用純函式以及如何把它柯里化之後，我們會很容易寫出這樣的“包菜式”程式碼：
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h(g(f(x))); |
雖然這也是函式式的程式碼，但它依然存在某種意義上的“不優雅”。為了解決函式巢狀的問題，我們需要用到“函式組合”：
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//兩個函式的組合 var compose = function(f, g) { return function(x) { return f(g(x)); }; }; //或者 var compose = (f, g) => (x => f(g(x))); var add1 = x => x + 1; var mul5 = x => x * 5; compose(mul5, add1)(2); // =>15 |
我們定義的compose就像雙面膠一樣，可以把任何兩個純函式結合到一起。當然你也可以擴充套件出組合三個函式的“三面膠”，甚至“四面膠”“N面膠”。
這種靈活的組合可以讓我們像拼積木一樣來組合函式式的程式碼：
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var first = arr => arr[0]; var reverse = arr => arr.reverse(); var last = compose(first, reverse); last([1,2,3,4,5]); // =>5 |
五、Point Free
有了柯里化和函式組合的基礎知識，下面介紹一下Point Free這種程式碼風格。
細心的話你可能會注意到，之前的程式碼中我們總是喜歡把一些物件自帶的方法轉化成純函式：
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var map = (f, arr) => arr.map(f); var toUpperCase = word => word.toUpperCase(); |
這種做法是有原因的。
Point Free這種模式現在還暫且沒有中文的翻譯，有興趣的話可以看看這裡的英文解釋：
https://en.wikipedia.org/wiki/Tacit_programming
用中文解釋的話大概就是，不要命名轉瞬即逝的中間變數，比如：
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//這不Piont free var f = str => str.toUpperCase().split(' '); |
這個函式中，我們使用了 str 作為我們的中間變數，但這個中間變數除了讓程式碼變得長了一點以外是毫無意義的。下面改造一下這段程式碼：
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var toUpperCase = word => word.toUpperCase(); var split = x => (str => str.split(x)); var f = compose(split(' '), toUpperCase); f("abcd efgh"); // =>["ABCD", "EFGH"] |
這種風格能夠幫助我們減少不必要的命名，讓程式碼保持簡潔和通用。當然，為了在一些函式中寫出Point Free的風格，在程式碼的其它地方必然是不那麼Point Free的，這個地方需要自己取捨。
六、宣告式與命令式程式碼
命令式程式碼的意思就是，我們通過編寫一條又一條指令去讓計算機執行一些動作，這其中一般都會涉及到很多繁雜的細節。
而宣告式就要優雅很多了，我們通過寫表示式的方式來宣告我們想幹什麼，而不是通過一步一步的指示。
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//命令式 var CEOs = []; for(var i = 0; i < companies.length; i++){ CEOs.push(companies[i].CEO) } //宣告式 var CEOs = companies.map(c => c.CEO); |
命令式的寫法要先例項化一個陣列，然後再對 companies 陣列進行for迴圈遍歷，手動命名、判斷、增加計數器，就好像你開了一輛零件全部暴露在外的汽車一樣，雖然很機械朋克風，但這並不是優雅的程式設計師應該做的。
宣告式的寫法是一個表示式，如何進行計數器迭代，返回的陣列如何收集，這些細節都隱藏了起來。它指明的是做什麼，而不是怎麼做。除了更加清晰和簡潔之外，map 函式還可以進一步獨立優化，甚至用直譯器內建的速度極快的 map 函式，這麼一來我們主要的業務程式碼就無須改動了。
函數語言程式設計的一個明顯的好處就是這種宣告式的程式碼，對於無副作用的純函式，我們完全可以不考慮函式內部是如何實現的，專注於編寫業務程式碼。優化程式碼時，目光只需要集中在這些穩定堅固的函式內部即可。
相反，不純的不函式式的程式碼會產生副作用或者依賴外部系統環境，使用它們的時候總是要考慮這些不乾淨的副作用。在複雜的系統中，這對於程式設計師的心智來說是極大的負擔。
七、尾聲
任何程式碼都是要有實際用處才有意義，對於JS來說也是如此。然而現實的程式設計世界顯然不如範例中的函式式世界那麼美好，實際應用中的JS是要接觸到ajax、DOM操作，NodeJS環境中讀寫檔案、網路操作這些對於外部環境強依賴，有明顯副作用的“很髒”的工作。
這對於函數語言程式設計來說也是很大的挑戰，所以我們也需要更強大的技術去解決這些“髒問題”。我會在下一篇文章中介紹函數語言程式設計的更加高階一些的知識，例如Functor、Monad等等概念。
八、參考
1、https://github.com/MostlyAdequate/mostly-adequate-guide
2、http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/1006_qiujt_jsfunctional/
3、《JavaScript函數語言程式設計》【美】邁克爾·佛格斯