函数式编程初探 | Declan's Blog

什么是函数式编程

函数式编程是一种编程思想或者说编程泛型，经典的命令式编程模型强调指令的执行，而函数式强调函数计算本身，主要思想是把运算过程尽量编写为一系列嵌套的函数调用。

举个例子：

(1 + 2 - 3) \* 4 / 5

// 命令式
const a = 1 + 2;
const b = a - 3;
const c = b \* 4;
const d = c / 5;

// 函数式
const result = divide(mutiply(subtract(add(1, 2), 3), 4), 5);

可以看到命令式编程的特点是把每一个运算当做一个步骤来执行，通过步骤的组合最后得到结果。而函数式编程则把运算用函数来体现，通过函数的组合来得到运算结果。

函数式编程的特征

一等公民的函数

函数与其他的数据类型一样，是平等的，可以赋值给其他变量或者作为参数传递，以及作为其他函数的返回值，如下例中的 increase

1 2	const increase = (val) => val + 1; const arr = [1, 2, 3, 4].map(increase);

纯函数

纯函数是这样一种函数，即相同的输入，永远会得到相同的输出，而且没有任何可观察的副作用。副作用是指函数的内部与外部互动，比如说修改全局变量的值，产生运算外的其他结果。函数式编程强调没有副作用，函数要保持独立，所有的功能就是返回一个新的值而没有其他的行为。

比如 slice 和 splice，slice 对于相同的输入能保证返回相同的输出，因此它是纯函数。而 splice 会改变调用它的数组，这就会产生可观察的副作用，数组永久的改变了。

const arr = [1, 2, 3, 4, 5];

// 纯的
arr.slice(0, 3);
// => [1,2,3]
arr.slice(0, 3);
// => [1,2,3]
arr.slice(0, 3);
// => [1,2,3]

//不纯的
arr.splice(0, 3);
// => [1,2,3]
arr.splice(0, 3);
// => [4,5]
arr.splice(0, 3);
// => []

用表达式代替语句

表达式是一个单纯的运算并且总是有返回值，语句是执行某一操作，没有返回值。函数式编程要求只使用表达式不用语句，也就是每一步都是单纯运算并且有返回值。

不修改状态

函数式编程只是返回新的值，不修改系统的变量。

在一般的语言中，变量用来保存状态，不修改变量意味着状态不能被保存在变量中。函数式编程用参数来保存状态。

const reverse = (string, reverseStr) => {
  if (!string.length) return reverseStr;
  return reverse(string.substring(1, string.length), string.substring(0, 1) + reverseStr);
};

上面是一个用来反转字符串的递归函数，注意到它并没有使用变量来保存状态，而是使用参数来进行传递。

并且它的最后一步是调用自身函数，这就是尾递归。尾调用在函数式编程中非常重要。因为递归在本质上是一种循环操作。纯粹的函数式编程语言没有循环操作命令，所有的循环都用递归实现，使用递归最好使用尾递归。(在浏览器层面目前仅 safari 支持，chrome 的 V8 默认关闭尾递归优化功能，因为尾调用优化有隐式优化和调用栈丢失的问题)。

为什么要使用函数式编程

开发效率

函数式编程使用了大量的函数，减少了代码的重复，开发效率快。更容易和代码的模块化结合起来，方便管理和扩展。函数式编程不依赖和改变外界的状态，只要给定输入参数必然会返回相同的结果。因此每个函数都可以看做是独立的单元，有利于编写单元测试和调试。扩展时也只需要增加对应的运算函数即可。

可读性高

函数式编程可以使用链式调用的写法

1
2
3

(1 + 2 - 3) \* 4 / 5

add(1, 2).subtract(3).mutiply(4).divide(5);

易读性强的代码就是最好的注释，能非常直观的表达含义，配合类型签名(type signatures)能够表露函数的行为和目的。

并发编程

函数式编程是不会产生死锁的，因为它不会修改变量，所以不存在锁线程的问题。不用担心一个线程的数据被另一个线程修改，所以可以很安全的在多个线程上运行不同的任务，部署并发编程。

1
2
3

let action1 = doSth1();
let action2 = doSth2();
let action3 = doSth3();

action1 和 action2 互不干扰，执行的先后顺序并不会影响最终结果，所以可以把它们分配在两个线程上完成。而在一般的编程模式中，action1 可能会修改系统状态，而 action2 可能会用到这些状态，所以必须保证 action2 在 action1 后面执行，也就不能在其他线程上运行了。

参考资料

函数式编程离我们有多远
什么是函数式编程思维
JS 函数式编程指南