來源：阮一峰
誕生50多年之後，函數語言程式設計（functional programming）開始獲得越來越多的關注。
不僅最古老的函式式語言Lisp重獲青春，而且新的函式式語言 層出不窮，比如Erlang、clojure、Scala、F#等等。目前最當紅的Python、Ruby、Javascript，對函數語言程式設計的支援都 很強，就連老牌的物件導向的Java、程式導向的PHP，都忙不迭地加入對匿名函式的支援。越來越多的跡象表明，函數語言程式設計已經不再是學術界的最愛，開始 大踏步地在業界投入實用。
也許繼”物件導向程式設計”之後，”函數語言程式設計”會成為下一個程式設計的主流正規化（paradigm）。未來的程式設計師恐怕或多或少都必須懂一點。
但是，”函數語言程式設計”看上去比較難，缺乏通俗的入門教程，各種介紹文章都充斥著數學符號和專用術語，讓人讀了如墜雲霧。就連最基本的問題”什麼是函數語言程式設計”，網上都搜不到易懂的回答。
下面是我的”函數語言程式設計”學習筆記，分享出來，與大家一起探討。內容不涉及數學（我也不懂Lambda Calculus），也不涉及高階特性（比如lazy evaluation和currying），只求儘量簡單通俗地整理和表達，我現在所理解的”函數語言程式設計”以及它的意義。
我主要參考了Slava Akhmechet的“Functional Programming For The Rest of Us”。
一、定義
簡單說，”函數語言程式設計”是一種“程式設計正規化”（programming paradigm），也就是如何編寫程式的方法論。
它屬於“結構化程式設計”的一種，主要思想是把運算過程儘量寫成一系列巢狀的函式呼叫。舉例來說，現在有這樣一個數學表示式：
(1 + 2) * 3 – 4
傳統的程式式程式設計，可能這樣寫：
var a = 1 + 2;
var b = a * 3;
var c = b – 4;
函數語言程式設計要求使用函式，我們可以把運算過程定義為不同的函式，然後寫成下面這樣：
var result = subtract(multiply(add(1,2), 3), 4);
這就是函數語言程式設計。
二、特點
函數語言程式設計具有五個鮮明的特點。
1. 函式是”第一等公民”
所謂“第一等公民”（first class），指的是函式與其他資料型別一樣，處於平等地位，可以賦值給其他變數，也可以作為引數，傳入另一個函式，或者作為別的函式的返回值。
舉例來說，下面程式碼中的print變數就是一個函式，可以作為另一個函式的引數。
var print = function(i){ console.log(i);};
[1,2,3].forEach(print);
2. 只用”表示式”，不用”語句”
“表示式”（expression）是一個單純的運算過程，總是有返回值；”語句”（statement）是執行某種操作，沒有返回值。函數語言程式設計要求，只使用表示式，不使用語句。也就是說，每一步都是單純的運算，而且都有返回值。
原因是函數語言程式設計的開發動機，一開始就是為了處理運算（computation），不考慮系統的讀寫（I/O）。”語句”屬於對系統的讀寫操作，所以就被排斥在外。
當然，實際應用中，不做I/O是不可能的。因此，程式設計過程中，函數語言程式設計只要求把I/O限制到最小，不要有不必要的讀寫行為，保持計算過程的單純性。
3. 沒有”副作用”
所謂“副作用”（side effect），指的是函式內部與外部互動（最典型的情況，就是修改全域性變數的值），產生運算以外的其他結果。
函數語言程式設計強調沒有”副作用”，意味著函式要保持獨立，所有功能就是返回一個新的值，沒有其他行為，尤其是不得修改外部變數的值。
4. 不修改狀態
上一點已經提到，函數語言程式設計只是返回新的值，不修改系統變數。因此，不修改變數，也是它的一個重要特點。
在其他型別的語言中，變數往往用來儲存”狀態”（state）。不修改變數，意味著狀態不能儲存在變數中。函數語言程式設計使用引數儲存狀態，最好的例子就是遞迴。下面的程式碼是一個將字串逆序排列的函式，它演示了不同的引數如何決定了運算所處的”狀態”。
function reverse(string) {
if(string.length == 0) {
return string;
} else {
return reverse(string.substring(1, string.length)) + string.substring(0, 1);
}
}
由於使用了遞迴，函式式語言的執行速度比較慢，這是它長期不能在業界推廣的主要原因。
5. 引用透明
引用透明（Referential transparency），指的是函式的執行不依賴於外部變數或”狀態”，只依賴於輸入的引數，任何時候只要引數相同，引用函式所得到的返回值總是相同的。
有了前面的第三點和第四點，這點是很顯然的。其他型別的語言，函式的返回值往往與系統狀態有關，不同的狀態之下，返回值是不一樣的。這就叫”引用不透明”，很不利於觀察和理解程式的行為。
三、意義
函數語言程式設計到底有什麼好處，為什麼會變得越來越流行？
1. 程式碼簡潔，開發快速
函數語言程式設計大量使用函式，減少了程式碼的重複，因此程式比較短，開發速度較快。
Paul Graham在《黑客與畫家》一書中寫道：同樣功能的程式，極端情況下，Lisp程式碼的長度可能是C程式碼的二十分之一。
如果程式設計師每天所寫的程式碼行數基本相同，這就意味著，”C語言需要一年時間完成開發某個功能，Lisp語言只需要不到三星期。反過來說，如果某個新 功能，Lisp語言完成開發需要三個月，C語言需要寫五年。”當然，這樣的對比故意誇大了差異，但是”在一個高度競爭的市場中，即使開發速度只相差兩三 倍，也足以使得你永遠處在落後的位置。”
2. 接近自然語言，易於理解
函數語言程式設計的自由度很高，可以寫出很接近自然語言的程式碼。
前文曾經將表示式(1 + 2) * 3 – 4，寫成函式式語言：
subtract(multiply(add(1,2), 3), 4)
對它進行變形，不難得到另一種寫法：
add(1,2).multiply(3).subtract(4)
這基本就是自然語言的表達了。再看下面的程式碼，大家應該一眼就能明白它的意思吧：
merge([1,2],[3,4]).sort().search(“2”)
因此，函數語言程式設計的程式碼更容易理解。
3. 更方便的程式碼管理
函數語言程式設計不依賴、也不會改變外界的狀態，只要給定輸入引數，返回的結果必定相同。因此，每一個函式都可以被看做獨立單元，很有利於進行單元測試（unit testing）和除錯（debugging），以及模組化組合。
4. 易於”併發程式設計”
函數語言程式設計不需要考慮”死鎖”（deadlock），因為它不修改變數，所以根本不存在”鎖”執行緒的問題。不必擔心一個執行緒的資料，被另一個執行緒修改，所以可以很放心地把工作分攤到多個執行緒，部署”併發程式設計”（concurrency）。
請看下面的程式碼：
var s1 = Op1();
var s2 = Op2();
var s3 = concat(s1, s2);
由於s1和s2互不干擾，不會修改變數，誰先執行是無所謂的，所以可以放心地增加執行緒，把它們分配在兩個執行緒上完成。其他型別的語言就做不到這一 點，因為s1可能會修改系統狀態，而s2可能會用到這些狀態，所以必須保證s2在s1之後執行，自然也就不能部署到其他執行緒上了。
多核CPU是將來的潮流，所以函數語言程式設計的這個特性非常重要。
5. 程式碼的熱升級
函數語言程式設計沒有副作用，只要保證介面不變，內部實現是外部無關的。所以，可以在執行狀態下直接升級程式碼，不需要重啟，也不需要停機。Erlang語言早就證明了這一點，它是瑞典愛立信公司為了管理電話系統而開發的，電話系統的升級當然是不能停機的。
（完）