JavaScript專題之函式組合

冴羽發表於2017-09-01

JavaScript 專題系列第十六篇,講解函式組合,並且使用柯里化和函式組合實現 pointfree 模式

需求

我們需要寫一個函式,輸入 'kevin',返回 'HELLO, KEVIN'。

嘗試

var toUpperCase = function(x) { return x.toUpperCase(); };
var hello = function(x) { return 'HELLO, ' + x; };

var greet = function(x){
    return hello(toUpperCase(x));
};

greet('kevin');複製程式碼

還好我們只有兩個步驟,首先小寫轉大寫,然後拼接字串。如果有更多的操作,greet 函式裡就需要更多的巢狀,類似於 fn3(fn2(fn1(fn0(x))))

優化

試想我們寫個 compose 函式:

var compose = function(f,g) {
    return function(x) {
        return f(g(x));
    };
};複製程式碼

greet 函式就可以被優化為:

var greet = compose(hello, toUpperCase);
greet('kevin');複製程式碼

利用 compose 將兩個函式組合成一個函式,讓程式碼從右向左執行,而不是由內而外執行,可讀性大大提升。這便是函式組合。

但是現在的 compose 函式也只是能支援兩個引數,如果有更多的步驟呢?我們豈不是要這樣做:

compose(d, compose(c, compose(b, a)))複製程式碼

為什麼我們不寫一個帥氣的 compose 函式支援傳入多個函式呢?這樣就變成了:

compose(d, c, b, a)複製程式碼

compose

我們直接抄襲 underscore 的 compose 函式的實現:

function compose() {
    var args = arguments;
    var start = args.length - 1;
    return function() {
        var i = start;
        var result = args[start].apply(this, arguments);
        while (i--) result = args[i].call(this, result);
        return result;
    };
};複製程式碼

現在的 compose 函式已經可以支援多個函式了,然而有了這個又有什麼用呢?

在此之前,我們先了解一個概念叫做 pointfree。

pointfree

pointfree 指的是函式無須提及將要操作的資料是什麼樣的。依然是以最初的需求為例:

// 需求:輸入 'kevin',返回 'HELLO, KEVIN'。

// 非 pointfree,因為提到了資料:name
var greet = function(name) {
    return ('hello ' + name).toUpperCase();
}

// pointfree
// 先定義基本運算,這些可以封裝起來複用
var toUpperCase = function(x) { return x.toUpperCase(); };
var hello = function(x) { return 'HELLO, ' + x; };

var greet = compose(hello, toUpperCase);
greet('kevin');複製程式碼

我們再舉個稍微複雜一點的例子,為了方便書寫,我們需要藉助在《JavaScript專題之函式柯里化》中寫到的 curry 函式:

// 需求:輸入 'kevin daisy kelly',返回 'K.D.K'

// 非 pointfree,因為提到了資料:name
var initials = function (name) {
    return name.split(' ').map(compose(toUpperCase, head)).join('. ');
};

// pointfree
// 先定義基本運算
var split = curry(function(separator, str) { return str.split(separator) })
var head = function(str) { return str.slice(0, 1) }
var toUpperCase = function(str) { return str.toUpperCase() }
var join = curry(function(separator, arr) { return arr.join(separator) })
var map = curry(function(fn, arr) { return arr.map(fn) })

var initials = compose(join('.'), map(compose(toUpperCase, head)), split(' '));

initials("kevin daisy kelly");複製程式碼

從這個例子中我們可以看到,利用柯里化(curry)和函式組合 (compose) 非常有助於實現 pointfree。

也許你會想,這種寫法好麻煩吶,我們還需要定義那麼多的基礎函式……可是如果有工具庫已經幫你寫好了呢?比如 ramda.js

// 使用 ramda.js
var initials = R.compose(R.join('.'), R.map(R.compose(R.toUpper, R.head)), R.split(' '));複製程式碼

而且你也會發現:

Pointfree 的本質就是使用一些通用的函式,組合出各種複雜運算。上層運算不要直接運算元據,而是通過底層函式去處理。即不使用所要處理的值,只合成運算過程。

那麼使用 pointfree 模式究竟有什麼好處呢?

pointfree 模式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,更符合語義,更容易複用,測試也變得輕而易舉。

實戰

這個例子來自於 Favoring Curry

假設我們從伺服器獲取這樣的資料:

var data = {
    result: "SUCCESS",
    tasks: [
        {id: 104, complete: false,            priority: "high",
                  dueDate: "2013-11-29",      username: "Scott",
                  title: "Do something",      created: "9/22/2013"},
        {id: 105, complete: false,            priority: "medium",
                  dueDate: "2013-11-22",      username: "Lena",
                  title: "Do something else", created: "9/22/2013"},
        {id: 107, complete: true,             priority: "high",
                  dueDate: "2013-11-22",      username: "Mike",
                  title: "Fix the foo",       created: "9/22/2013"},
        {id: 108, complete: false,            priority: "low",
                  dueDate: "2013-11-15",      username: "Punam",
                  title: "Adjust the bar",    created: "9/25/2013"},
        {id: 110, complete: false,            priority: "medium",
                  dueDate: "2013-11-15",      username: "Scott",
                  title: "Rename everything", created: "10/2/2013"},
        {id: 112, complete: true,             priority: "high",
                  dueDate: "2013-11-27",      username: "Lena",
                  title: "Alter all quuxes",  created: "10/5/2013"}
    ]
};複製程式碼

我們需要寫一個名為 getIncompleteTaskSummaries 的函式,接收一個 username 作為引數,從伺服器獲取資料,然後篩選出這個使用者的未完成的任務的 ids、priorities、titles、和 dueDate 資料,並且按照日期升序排序。

以 Scott 為例,最終篩選出的資料為:

[
    {id: 110, title: "Rename everything", 
        dueDate: "2013-11-15", priority: "medium"},
    {id: 104, title: "Do something", 
        dueDate: "2013-11-29", priority: "high"}
]複製程式碼

普通的方式為:

// 第一版 程式式程式設計
var fetchData = function() {
    // 模擬
    return Promise.resolve(data)
};

var getIncompleteTaskSummaries = function(membername) {
     return fetchData()
         .then(function(data) {
             return data.tasks;
         })
         .then(function(tasks) {
             return tasks.filter(function(task) {
                 return task.username == membername
             })
         })
         .then(function(tasks) {
             return tasks.filter(function(task) {
                 return !task.complete
             })
         })
         .then(function(tasks) {
             return tasks.map(function(task) {
                 return {
                     id: task.id,
                     dueDate: task.dueDate,
                     title: task.title,
                     priority: task.priority
                 }
             })
         })
         .then(function(tasks) {
             return tasks.sort(function(first, second) {
                 var a = first.dueDate,
                     b = second.dueDate;
                 return a < b ? -1 : a > b ? 1 : 0;
             });
         })
         .then(function(task) {
             console.log(task)
         })
};

getIncompleteTaskSummaries('Scott')複製程式碼

如果使用 pointfree 模式:

// 第二版 pointfree 改寫
var fetchData = function() {
    return Promise.resolve(data)
};

// 編寫基本函式
var prop = curry(function(name, obj) {
    return obj[name];
});

var propEq = curry(function(name, val, obj) {
    return obj[name] === val;
});

var filter = curry(function(fn, arr) {
    return arr.filter(fn)
});

var map = curry(function(fn, arr) {
    return arr.map(fn)
});

var pick = curry(function(args, obj){
    var result = {};
    for (var i = 0; i < args.length; i++) {
        result[args[i]] = obj[args[i]]
    }
    return result;
});

var sortBy = curry(function(fn, arr) {
    return arr.sort(function(a, b){
        var a = fn(a),
            b = fn(b);
        return a < b ? -1 : a > b ? 1 : 0;
    })
});

var getIncompleteTaskSummaries = function(membername) {
    return fetchData()
        .then(prop('tasks'))
        .then(filter(propEq('username', membername)))
        .then(filter(propEq('complete', false)))
        .then(map(pick(['id', 'dueDate', 'title', 'priority'])))
        .then(sortBy(prop('dueDate')))
        .then(console.log)
};

getIncompleteTaskSummaries('Scott')複製程式碼

如果直接使用 ramda.js,你可以省去編寫基本函式:

// 第三版 使用 ramda.js
var fetchData = function() {
    return Promise.resolve(data)
};

var getIncompleteTaskSummaries = function(membername) {
    return fetchData()
        .then(R.prop('tasks'))
        .then(R.filter(R.propEq('username', membername)))
        .then(R.filter(R.propEq('complete', false)))
        .then(R.map(R.pick(['id', 'dueDate', 'title', 'priority'])))
        .then(R.sortBy(R.prop('dueDate')))
        .then(console.log)
};

getIncompleteTaskSummaries('Scott')複製程式碼

當然了,利用 compose,你也可以這樣寫:

// 第四版 使用 compose
var fetchData = function() {
    return Promise.resolve(data)
};

var getIncompleteTaskSummaries = function(membername) {
    return fetchData()
        .then(R.compose(
            console.log,
            R.sortBy(R.prop('dueDate')),
            R.map(R.pick(['id', 'dueDate', 'title', 'priority'])
            ),
            R.filter(R.propEq('complete', false)),
            R.filter(R.propEq('username', membername)),
            R.prop('tasks'),
        ))
};

getIncompleteTaskSummaries('Scott')複製程式碼

compose 是從右到左依此執行,當然你也可以寫一個從左到右的版本,但是從右向左執行更加能夠反映數學上的含義。

ramda.js 提供了一個 R.pipe 函式,可以做的從左到右,以上可以改寫為:

// 第五版 使用 R.pipe
var getIncompleteTaskSummaries = function(membername) {
    return fetchData()
        .then(R.pipe(
            ),
            R.prop('tasks'),
            R.filter(R.propEq('username', membername)),
            R.filter(R.propEq('complete', false)),
            R.map(R.pick(['id', 'dueDate', 'title', 'priority'])
            R.sortBy(R.prop('dueDate')),
            console.log,
        ))
};複製程式碼

專題系列

JavaScript專題系列目錄地址:github.com/mqyqingfeng…

JavaScript專題系列預計寫二十篇左右,主要研究日常開發中一些功能點的實現,比如防抖、節流、去重、型別判斷、拷貝、最值、扁平、柯里、遞迴、亂序、排序等,特點是研(chao)究(xi) underscore 和 jQuery 的實現方式。

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