面試官:什麼是函式柯里化?能手寫實現嗎?

蜜瓜發表於2021-11-02

1 什麼是函式柯里化

在電腦科學中,柯里化(Currying)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且返回結果的新函式的技術。這個技術以邏輯學家 Haskell Curry 命名的。

什麼意思?簡單來說,柯里化是一項技術,它用來改造多引數的函式。比如:

// 這是一個接受3個引數的函式
const add = function(x, y, z) {
  return x + y + z
}

我們將它變換一下,可以得到這樣一個函式:

// 接收一個單一引數
const curryingAdd = function(x) {
  // 並且返回接受餘下的引數的函式
  return function(y, z) {
    return x + y + z
  }
}

這樣有什麼區別呢?從呼叫上來對比:

// 呼叫add
add(1, 2, 3)

// 呼叫curryingAdd
curryingAdd(1)(2, 3)
// 看得更清楚一點,等價於下面
const fn = curryingAdd(1)
fn(2, 3)

可以看到,變換後的的函式可以分批次接受引數,先記住這一點,下面會講用處。甚至fncurryingAdd返回的函式)還可以繼續變換

const curryingAdd = function(x) {
  return function(y) {
    return function(z) {
      return x + y + z
    }
  }
}
// 呼叫
curryingAdd(1)(2)(3)
// 即
const fn = curryingAdd(1)
const fn1 = fn(2)
fn1(3)

上面的兩次變換過程,就是函式柯里化

簡單講就是把一個多引數的函式f,變換成接受部分引數的函式g,並且這個函式g會返回一個函式h,函式h用來接受其他引數。函式h可以繼續柯里化。就是一個套娃的過程~

那麼費這麼大勁將函式柯里化有什麼用呢?

2 柯里化的作用和特點

2.1 引數複用

工作中會遇到的需求:通過正則校驗電話號、郵箱、身份證是否合法等等

於是我們會封裝一個校驗函式如下:

/**
 * @description 通過正則校驗字串
 * @param {RegExp} regExp 正則物件
 * @param {String} str 待校驗字串
 * @return {Boolean} 是否通過校驗
 */
function checkByRegExp(regExp, str) {
    return regExp.test(str)
}

假如我們要校驗很多手機號、郵箱,我們就會這樣呼叫:

// 校驗手機號
checkByRegExp(/^1\d{10}$/, '15152525634'); 
checkByRegExp(/^1\d{10}$/, '13456574566'); 
checkByRegExp(/^1\d{10}$/, '18123787385'); 
// 校驗郵箱
checkByRegExp(/^(\w)+(\.\w+)*@(\w)+((\.\w+)+)$/, 'fsds@163.com'); 
checkByRegExp(/^(\w)+(\.\w+)*@(\w)+((\.\w+)+)$/, 'fdsf@qq.com'); 
checkByRegExp(/^(\w)+(\.\w+)*@(\w)+((\.\w+)+)$/, 'fjks@qq.com');

貌似沒什麼問題,事實上還有改進的空間

  1. 校驗同一型別的資料時,相同的正則我們寫了很多次。
  2. 程式碼可讀性較差,如果沒有註釋,我們並不能一下就看出來正則的作用

我們試著使用函式柯里化來改進:

// 將函式柯里化
function checkByRegExp(regExp) {
    return function(str) {
        return regExp.test(str)
    }
}

於是我們傳入不同的正則物件,就可以得到功能不同的函式:

// 校驗手機
const checkPhone = curryingCheckByRegExp(/^1\d{10}$/)
// 校驗郵箱
const checkEmail = curryingCheckByRegExp(/^(\w)+(\.\w+)*@(\w)+((\.\w+)+)$/)

現在校驗手機、郵箱的程式碼就簡單了,並且可讀性也增強了

// 校驗手機號
checkPhone('15152525634'); 
checkPhone('13456574566'); 
checkPhone('18123787385'); 
// 校驗郵箱
checkEmail('fsds@163.com'); 
checkEmail('fdsf@qq.com'); 
checkEmail('fjks@qq.com');

這就是引數複用:我們只需將第一個引數regExp複用,就可以直接呼叫有特定功能的函式

通用函式(如checkByRegExp)解決了相容性問題,但也會帶來使用的不便,比如不同的應用場景需要傳遞多個不同的引數來解決問題

有的時候同一種規則可能會反覆使用(比如校驗手機的引數),這就造成了程式碼的重複,利用柯里化就能夠消除重複,達到複用引數的目的。

柯里化的一種重要思想:降低適用範圍,提高適用性

2.2 提前返回

在JS DOM事件監聽程式中,我們用addEventListener方法為元素新增事件處理程式,但是部分瀏覽器版本不支援此方法,我們會使用attachEvent方法來替代。

這時我們會寫一個相容各瀏覽器版本的程式碼:

/**
 * @description: 
 * @param {object} element DOM元素物件
 * @param {string} type 事件型別
 * @param {Function} fn 事件處理函式
 * @param {boolean} isCapture 是否捕獲
 * @return {void}
 */
function addEvent(element, type, fn, isCapture) {
    if (window.addEventListener) {
        element.addEventListener(type, fn, isCapture)
    } else if (window.attachEvent) {
        element.attachEvent("on" + type, fn)
    }
}

我們用addEvent來新增事件監聽,但是每次呼叫此方法時,都會進行一次判斷,事實上瀏覽器版本確定下來後,沒有必要進行重複判斷。

柯里化處理:

function curryingAddEvent() {
    if (window.addEventListener) {
        return function(element, type, fn, isCapture) {
            element.addEventListener(type, fn, isCapture)
        }
    } else if (window.attachEvent) {
        return function(element, type, fn) {
            element.attachEvent("on" + type, fn)
        }
    }
}
const addEvent = curryingAddEvent()

// 也可以用立即執行函式將上述程式碼合併
const addEvent = (function curryingAddEvent() {
 	...
})()

現在我們得到的addEvent是經過判斷後得到的函式,以後呼叫就不用重複判斷了。

這就是提前返回或者說提前確認,函式柯里化後可以提前處理部分任務,返回一個函式處理其他任務

另外,我們可以看到,curryingAddEvent好像並沒有接受引數。這是因為原函式的條件(即瀏覽器的版本是否支援addEventListener)是直接從全域性獲取的。邏輯上其實是可以改成:

let mode = window.addEventListener ? 0 : 1;
function addEvent(mode, element, type, fn, isCapture) {
  if (mode === 0) {
    element.addEventListener(type, fn, isCapture);
  } else if (mode === 1) {
    element.attachEvent("on" + type, fn);
  }
}
// 這樣柯里化後就可以先接受一個引數了
function curryingAddEvent(mode) {
    if (mode === 0) {
        return function(element, type, fn, isCapture) {
            element.addEventListener(type, fn, isCapture)
        }
    } else if (mode === 1) {
        return function(element, type, fn) {
            element.attachEvent("on" + type, fn)
        }
    }
}

當然沒必要這麼改~

2.3 延遲執行

事實上,上述正則校驗和事件監聽的例子中已經體現了延遲執行

curryingCheckByRegExp函式呼叫後返回了checkPhonecheckEmail函式

curringAddEvent函式呼叫後返回了addEvent函式

返回的函式都不會立即執行,而是等待呼叫。

3 封裝通用柯里化工具函式

上面我們對函式進行柯里化都是手動修改了原函式,將add改成了curryingAdd、將checkByRegExp改成了curryingCheckByRegExp、將addEvent改成了curryingAddEvent

難道我們每次對函式進行柯里化都要手動修改底層函式嗎?當然不是

我們可以封裝一個通用柯里化工具函式(面試手寫程式碼)

/**
 * @description: 將函式柯里化的工具函式
 * @param {Function} fn 待柯里化的函式
 * @param {array} args 已經接收的引數列表
 * @return {Function}
 */
const currying = function(fn, ...args) {
    // fn需要的引數個數
    const len = fn.length
    // 返回一個函式接收剩餘引數
    return function (...params) {
        // 拼接已經接收和新接收的引數列表
        let _args = [...args, ...params]
        // 如果已經接收的引數個數還不夠,繼續返回一個新函式接收剩餘引數
        if (_args.length < len) {
            return currying.call(this, fn, ..._args)
        }
      	// 引數全部接收完呼叫原函式
        return fn.apply(this, _args)
    }
}

這個柯里化工具函式用來接收部分引數,然後返回一個新函式等待接收剩餘引數,遞迴直到接收到全部所需引數,然後通過apply呼叫原函式。

現在我們基本不用手動修改原函式來將函式柯里化了

// 直接用工具函式返回校驗手機、郵箱的函式
const checkPhone = currying(checkByRegExp(/^1\d{10}$/))
const checkEmail = currying(checkByRegExp(/^(\w)+(\.\w+)*@(\w)+((\.\w+)+)$/))

但是上面事件監聽的例子就不能用這個工具函式進行柯里化了,原因前面說了,因為它的條件直接從全域性獲取了,所以比較特殊,改成從外部傳入條件,就能用工具函式柯里化了。當然沒這個必要,直接修改原函式更直接、可讀性更強

4 總結和補充

  1. 柯里化突出一種重要思想:降低適用範圍,提高適用性
  2. 柯里化的三個作用和特點:引數複用、提前返回、延遲執行
  3. 柯里化是閉包的一個典型應用,利用閉包形成了一個儲存在記憶體中的作用域,把接收到的部分引數儲存在這個作用域中,等待後續使用。並且返回一個新函式接收剩餘引數

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