JavaScript之函式柯理化

雲魚Cloudy發表於2020-03-17
JavaScript函式

引語

最近在社群閱讀技術部落格的時候偶然間看到了函式柯里化幾個字，還有要求手寫js函式柯里化，心想是柯里化是什麼高階的東西？沒聽說過啊？

就帶著問題出發，專門去學習了一下，做了一些整理。

什麼是函式柯里化？

什麼是函式柯里化？先看看維基百科如何解釋：

在電腦科學中，柯里化（英語：Currying），又譯為卡瑞化或加里化，是把接受多個引數的函式變換成接受一個單一引數（最初函式的第一個引數）的函式，並且返回接受餘下的引數而且返回結果的新函式的技術。

這個技術由克里斯托弗·斯特雷奇以邏輯學家哈斯凱爾·加里命名的，儘管它是Moses Schönfinkel和戈特洛布·弗雷格發明的。

在直覺上，柯里化聲稱“如果你固定某些引數，你將得到接受餘下引數的一個函式”。所以對於有兩個變數的函y^x，如果固定了y=2，則得到有一個變數的函式2^x。

Currying的概念其實並不複雜，用通俗易懂的話說：只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。

如果文字解釋還是有一點抽象，我們就拿add函式，來做一個簡單的函式柯里化的實現。

// 普通的add函式
function add(x, y) {
    return x + y
}

// add函式柯里化後
var curryingAdd = function(x) {
  return function(y) {
    return x + y;
  };
};

// 函式複用
var increment = curryingAdd(1);
var addTen = curryingAdd(10);

increment(2);
// 3
addTen(2);
// 12
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實際上就是把add函式的x，y兩個引數變成了先用一個函式接收x然後返回一個函式去處理y引數。現在思路應該就比較清晰了，就是隻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。

為什麼要函式柯里化？

看完上面的關於add函式的柯里化，問題來了，費這麼大勁封裝一層，到底有什麼用處呢？

一、引數複用

其實剛剛第一個add函式的柯里化例子中已經涉及到了函式柯里化所帶來的函式複用的便捷，我們通過add函式柯里化，很快捷地實現了increment函式和addTen函式，再來看個例子：

// 正常正則驗證字串 reg.test(txt)

// 函式封裝後
function check(reg, txt) {
    return reg.test(txt)
}

check(/\d+/g, 'test')       //false
check(/[a-z]+/g, 'test')    //true

// Currying後
function curryingCheck(reg) {
    return function(txt) {
        return reg.test(txt)
    }
}

var hasNumber = curryingCheck(/\d+/g)
var hasLetter = curryingCheck(/[a-z]+/g)

hasNumber('test1')      // true
hasNumber('testtest')   // false
hasLetter('21212')      // false
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上面的示例是一個正則的校驗，正常來說直接呼叫check函式就可以了，但是如果我有很多地方都要校驗是否有數字，其實就是需要將第一個引數reg進行復用，這樣別的地方就能夠直接呼叫hasNumber，hasLetter等函式，讓引數能夠複用，呼叫起來也更方便。

二、提前確認
var on = function(element, event, handler) {
    if (document.addEventListener) {
        if (element && event && handler) {
            element.addEventListener(event, handler, false);
        }
    } else {
        if (element && event && handler) {
            element.attachEvent('on' + event, handler);
        }
    }
}

var on = (function() {
    if (document.addEventListener) {
        return function(element, event, handler) {
            if (element && event && handler) {
                element.addEventListener(event, handler, false);
            }
        };
    } else {
        return function(element, event, handler) {
            if (element && event && handler) {
                element.attachEvent('on' + event, handler);
            }
        };
    }
})();
複製程式碼

換一種寫法可能比較好理解一點，上面就是把isSupport這個引數給先確定下來了

var on = function(isSupport, element, event, handler) {
    isSupport = isSupport || document.addEventListener;
    if (isSupport) {
        return element.addEventListener(event, handler, false);
    } else {
        return element.attachEvent('on' + event, handler);
    }
}
複製程式碼

我們在做專案的過程中，封裝一些dom操作可以說再常見不過，上面第一種寫法也是比較常見，但是我們看看第二種寫法，它相對一第一種寫法就是自執行然後返回一個新的函式，這樣其實就是提前確定了會走哪一個方法，避免每次都進行判斷。

三、延遲計算/執行
Function.prototype.bind = function (context) {
    var _this = this
    var args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1)

    return function() {
        return _this.apply(context, args)
    }
}
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像我們js中經常使用的bind，實現的機制就是Currying.

如何實現函式柯里化？

通用的封裝方法：

// 初步封裝
var currying = function(fn) {
    // args 獲取第一個方法內的全部引數
    var args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1)
    return function() {
        // 將後面方法裡的全部引數和args進行合併
        var newArgs = args.concat(Array.prototype.slice.call(arguments))
        // 把合併後的引數通過apply作為fn的引數並執行
        return fn.apply(this, newArgs)
    }
}
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這邊首先是初步封裝,通過閉包把初步引數給儲存下來，然後通過獲取剩下的arguments進行拼接，最後執行需要currying的函式。

但是上面的函式還是有些缺陷，這樣返回的話其實只能多擴充套件一個引數，currying(a)(b)(c)這樣的話，貌似就不支援了（不支援多引數呼叫），一般這種情況都會想到使用遞迴再進行封裝一層。

// 支援多引數傳遞
function progressCurrying(fn, args) {

    var _this = this
    var len = fn.length;
    var args = args || [];

    return function() {
        var _args = Array.prototype.slice.call(arguments);
        Array.prototype.push.apply(args, _args);

        // 如果引數個數小於最初的fn.length，則遞迴呼叫，繼續收集引數
        if (_args.length < len) {
            return progressCurrying.call(_this, fn, _args);
        }

        // 引數收集完畢，則執行fn
        return fn.apply(this, _args);
    }
}

複製程式碼

這邊其實是在初步的基礎上，加上了遞迴的呼叫，只要引數個數小於最初的fn.length，就會繼續執行遞迴。

函式柯里化的效能怎麼樣？

關於Currying的效能，我們應該知道下面幾點：

  • 存取arguments物件通常要比存取命名引數要慢一點
  • 一些老版本的瀏覽器在arguments.length的實現上是相當慢的
  • 使用fn.apply( … ) 和 fn.call( … )通常比直接呼叫fn( … ) 稍微慢點
  • 建立大量巢狀作用域和閉包函式會帶來花銷，無論是在記憶體還是速度上

其實在大部分應用中，主要的效能瓶頸是在操作DOM節點上，這js的效能損耗基本是可以忽略不計的，所以curry是可以直接放心的使用。

柯里化面試題

// 實現一個add方法，使計算結果能夠滿足如下預期：
add(1)(2)(3) = 6;
add(1, 2, 3)(4) = 10;
add(1)(2)(3)(4)(5) = 15;

function add() {
    // 第一次執行時，定義一個陣列專門用來儲存所有的引數
    var _args = Array.prototype.slice.call(arguments);

    // 在內部宣告一個函式，利用閉包的特性儲存_args並收集所有的引數值
    var _adder = function() {
        _args.push(…arguments);
        return _adder;
    };

    // 利用toString隱式轉換的特性，當最後執行時隱式轉換，並計算最終的值返回
    _adder.toString = function () {
        return _args.reduce(function (a, b) {
            return a + b;
        });
    }
    return _adder;
}

add(1)(2)(3)                // 6
add(1, 2, 3)(4)             // 10
add(1)(2)(3)(4)(5)          // 15
add(2, 6)(1)                // 9

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總結

通過簡單地傳遞幾個引數，就能動態建立實用的新函式；而且還能帶來一個額外好處，那就是保留了數學的函式定義，儘管引數不止一個。

Currying函式用起來非常得心應手，每天使用它對我來說簡直就是一種享受。它堪稱手頭必備工具，能夠讓函數語言程式設計不那麼繁瑣和沉悶。

參考：

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