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编程范式之命令式与函数式

很多语言是聚范式/多重范式编程,即支持多在编程范式,如面向对象(Java),面向过程(C语言),泛函(函数式),元程序设计等;以下例子都用 JavaScript 举例;

命令式编程(Imperative)

如命令一般指导程序一步步完成功能,如 for 循环:

function myFn(n) {
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        n++;
    }
    console.log(n);
}
myFn(0);  // 3

函数式编程/声明式(Functional/Declarative)

函数式编程特点:

  • 函数式编程是声明式的;
  • 提倡纯函数理念,变量私有,不同于面向对象编程的成员共享;
  • 无副作用,不影响其他外部变量;
  • 有些类似初中数学纯函数f(x)的定义,提供输入值,返回新的输出值,每次提供相同输入值总能返回相同输出值,使线程安全可靠;
Array.map();    // 纯函数,输出唯一
Math.random();  // 非纯函数,输出不唯一
  • 函数的大量使用,变量中存储函数,动态创建函数,返回值为函数,函数作为参数传递,等等;
// 字符串通过函数储存在变量中
var myStr = function(){return 'Hello World'};
console.log(myStr);  // Hello World

// 对象属性值储存为函数
var myObj = {
    name: 'Cloud',
    getName: function(){
        return this.name;
    }
}
console.log(myObj.getName()); // Cloud

// 动态创建函数,用时调用,用完销毁
console.log('Hello ' + (function(){
    return 'World';
})());  // Hello World

// 函数作为参数进行传递
function paraFn() {
    return 'Hello';
}
function myFn(a, b) {
    return a + b;
}
console.log(myFn(paraFn(), 'World')); // Hello World

// 函数作为返回值
function myFn2() {
    var a = 'Hello ';
    return function(){
        return a + 'World';
    }
}
console.log(myFn2()());  // Hello World

总结:例如for循环一个数组,命令式便是写出具体循环的方式,声明式便是只写声明函数,只要循环结果,具体方式交给程序执行;

例如:

// 命令式
var a = [1, 2, 3];
var b = [];
for (i = 0; i < 3; i++) {
    b.push(a[i] * a[i]);
}
console.log(b);  // [1, 4, 9]

// 声明式
var a = [1, 2, 3];
var b = a.map(function(i){
    return i * i;
});
console.log(b);  // [1, 4, 9]

同样的结果,代码量和理解难易上,声明式都明显优于命令式对吧;

声明式编程:

特点:

  • 说明想要实现的功能,让机器完成步骤以及如何实现;

  • 免去一些不必要的命令步骤,让思维集中在功能开发上,而不是冗长的复杂过程实现;

递归实现阶乘便是一个典型的函数式:

function factorial(n) {
    if (n == 0) return 1;
    return n * factorial(n-1);
}
console.log(factorial(3));  // 3 x 2 x 1 = 6

.map() .reduce()等 也是申明式编程函数;

函数合成

一个值变成另一个值,中间经过多个函数,将多个函数合并为一个函数来实现;

举个例子:

// 高中数学常见的过程
g(x) = 2x;
h(x) = x + 3;
f(x) = 2x + 3;
// 则可变换为以下形式,即我们所学的复合函数
f(x) = h(g(x));

上面的f(x)便是一个合成函数,实现了变量x2x + 3的转变;

js的实现:

function gFn(x) {
    return x *2;
}
function hFn(x) {
    return x + 3;
}
console.log(hFn(gFn(1)));  // 5

// 使用函数合成
function fFn(x) {
    return hFn(gFn(x));
}
console.log(fFn(1));  // 5

函数柯理化(Currying)

以逻辑学家Haskell Curry命名,即使接收多个参数的函数变成接受单个参数的函数的过程。单参数会使函数合成更简单;

例如:

// 原函数
function plusFn(x, y, z) {
    return x + y + z;
}
console.log(plusFn(1, 2, 3));  // 6

// 柯理化后
function plusFn(x) {
    return function(y) {
        return function(z) {
            return x + y + z;
        }
    }
}
console.log(plusFn(1)(2)(3)); // 6

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