函数式编程（转）

1、定义

简单说，"函数式编程"是一种"编程范式"（programming paradigm），也就是如何编写程序的方法论。

它属于"结构化编程"的一种，主要思想是把运算过程尽可能写成一系列嵌套的函数调用。举例来讲，如今有这样一个数学表达式：

　　(1 + 2) * 3 - 4

传统的过程式编程，可能这样写：

　　var a = 1 + 2;

　　var b = a * 3;

　　var c = b - 4;

函数式编程要求使用函数，咱们能够把运算过程定义为不一样的函数，而后写成下面这样：

　　var result = subtract(multiply(add(1,2), 3), 4);

这就是函数式编程。

2、特色

函数式编程具备五个鲜明的特色。

1. 函数是"第一等公民"

所谓"第一等公民"（first class），指的是函数与其余数据类型同样，处于平等地位，能够赋值给其余变量，也能够做为参数，传入另外一个函数，或者做为别的函数的返回值。

举例来讲，下面代码中的print变量就是一个函数，能够做为另外一个函数的参数。

　　var print = function(i){ console.log(i);};

　　[1,2,3].forEach(print);

2. 只用"表达式"，不用"语句"

"表达式"（expression）是一个单纯的运算过程，老是有返回值；"语句"（statement）是执行某种操做，没有返回值。函数式编程要求，只使用表达式，不使用语句。也就是说，每一步都是单纯的运算，并且都有返回值。

缘由是函数式编程的开发动机，一开始就是为了处理运算（computation），不考虑系统的读写（I/O）。"语句"属于对系统的读写操做，因此就被排斥在外。

固然，实际应用中，不作I/O是不可能的。所以，编程过程当中，函数式编程只要求把I/O限制到最小，不要有没必要要的读写行为，保持计算过程的单纯性。

3. 没有"反作用"

所谓"反作用"（side effect），指的是函数内部与外部互动（最典型的状况，就是修改全局变量的值），产生运算之外的其余结果。

函数式编程强调没有"反作用"，意味着函数要保持独立，全部功能就是返回一个新的值，没有其余行为，尤为是不得修改外部变量的值。

4. 不修改状态

上一点已经提到，函数式编程只是返回新的值，不修改系统变量。所以，不修改变量，也是它的一个重要特色。

在其余类型的语言中，变量每每用来保存"状态"（state）。不修改变量，意味着状态不能保存在变量中。函数式编程使用参数保存状态，最好的例子就是递归。下面的代码是一个将字符串逆序排列的函数，它演示了不一样的参数如何决定了运算所处的"状态"。

　　function reverse(string) {

　　　　if(string.length == 0) {

　　　　　　return string;

　　　　} else {

　　　　　　return reverse(string.substring(1, string.length)) + string.substring(0, 1);

　　　　}

　　}

因为使用了递归，函数式语言的运行速度比较慢，这是它长期不能在业界推广的主要缘由。

5. 引用透明

引用透明（Referential transparency），指的是函数的运行不依赖于外部变量或"状态"，只依赖于输入的参数，任什么时候候只要参数相同，引用函数所获得的返回值老是相同的。

有了前面的第三点和第四点，这点是很显然的。其余类型的语言，函数的返回值每每与系统状态有关，不一样的状态之下，返回值是不同的。这就叫"引用不透明"，很不利于观察和理解程序的行为。

3、意义

函数式编程到底有什么好处，为何会变得愈来愈流行？

1. 代码简洁，开发快速

函数式编程大量使用函数，减小了代码的重复，所以程序比较短，开发速度较快。

Paul Graham在《黑客与画家》一书中写道：一样功能的程序，极端状况下，Lisp代码的长度多是C代码的二十分之一。

若是程序员天天所写的代码行数基本相同，这就意味着，"C语言须要一年时间完成开发某个功能，Lisp语言只须要不到三星期。反过来讲，若是某个新功能，Lisp语言完成开发须要三个月，C语言须要写五年。"固然，这样的对比故意夸大了差别，可是"在一个高度竞争的市场中，即便开发速度只相差两三倍，也足以使得你永远处在落后的位置。"

2. 接近天然语言，易于理解

函数式编程的自由度很高，能够写出很接近天然语言的代码。

前文曾经将表达式(1 + 2) * 3 - 4，写成函数式语言：

　　subtract(multiply(add(1,2), 3), 4)

对它进行变形，不可贵到另外一种写法：

　　add(1,2).multiply(3).subtract(4)

这基本就是天然语言的表达了。再看下面的代码，你们应该一眼就能明白它的意思吧：

　　merge([1,2],[3,4]).sort().search("2")

所以，函数式编程的代码更容易理解。

3. 更方便的代码管理

函数式编程不依赖、也不会改变外界的状态，只要给定输入参数，返回的结果一定相同。所以，每个函数均可以被看作独立单元，颇有利于进行单元测试（unit testing）和除错（debugging），以及模块化组合。

4. 易于"并发编程"

函数式编程不须要考虑"死锁"（deadlock），由于它不修改变量，因此根本不存在"锁"线程的问题。没必要担忧一个线程的数据，被另外一个线程修改，因此能够很放心地把工做分摊到多个线程，部署"并发编程"（concurrency）。

请看下面的代码：

　　var s1 = Op1();

　　var s2 = Op2();

　　var s3 = concat(s1, s2);

因为s1和s2互不干扰，不会修改变量，谁先执行是无所谓的，因此能够放心地增长线程，把它们分配在两个线程上完成。其余类型的语言就作不到这一点，由于s1可能会修改系统状态，而s2可能会用到这些状态，因此必须保证s2在s1以后运行，天然也就不能部署到其余线程上了。

多核CPU是未来的潮流，因此函数式编程的这个特性很是重要。

5. 代码的热升级

函数式编程没有反作用，只要保证接口不变，内部实现是外部无关的。因此，能够在运行状态下直接升级代码，不须要重启，也不须要停机。Erlang语言早就证实了这一点，它是瑞典爱立信公司为了管理电话系统而开发的，电话系统的升级固然是不能停机的。