【翻譯】JavaScript 中的函數(shù)式編程：函數(shù)、組合與柯里化

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豆皮粉兒，又見面啦！今天字節(jié)跳動數(shù)據(jù)平臺的"陽羨"小哥哥給大家?guī)硪黄g文章"JavaScript 中的函數(shù)式編程：函數(shù)、組合與柯里化"，干貨滿滿，不容錯過！！！

本文作者：陽羨

面向?qū)ο缶幊蘙1]和函數(shù)式編程[2]是兩種截然不同的編程范式，有各自的規(guī)則，也有各自的優(yōu)缺點。

但是，JavaScript，并非一直使用一種編程范式，而是兼具兩者的特征。給你提供了普通 OOP 語言一些方面的能力，比如類、對象、繼承等。但同時，它也給你提供了一些函數(shù)式概念，比如高階函數(shù)，也提供了組合與柯里化的能力。

高階函數(shù)

先說說我在本文中涉及的三個概念中最重要的一個：高階函數(shù)。

擁有對高階函數(shù)的訪問權(quán)意味著函數(shù)不僅僅是一個你可以從代碼中定義和調(diào)用的構(gòu)造，事實上，你可以將它們作為可賦值的變量，即函數(shù)是一等公民。

如果你寫過一些 JavaScript 的話，這一點應(yīng)該不會讓人感到驚訝，畢竟，你應(yīng)該已經(jīng)能夠簡單地從網(wǎng)上按照例子將匿名函數(shù)賦值給變量了。將函數(shù)賦值給變量在日常使用中并不罕見。

如果 JavaScript 是你用來學習編程的第一門語言，那么你可能會對上述邏輯在許多其他語言中是無效的而感到驚訝。像賦值一個整數(shù)一樣賦值一個函數(shù)其實非常有用，事實上，本文所涉及的大部分主題都是由此衍生而來。

高階函數(shù)的優(yōu)勢：封裝行為

通過高階函數(shù)，我們不僅可以像上面一樣給變量賦值函數(shù)，而且，我們還可以在函數(shù)調(diào)用時將其作為參數(shù)傳遞。這又為創(chuàng)建動態(tài)邏輯打開了大門，你可以通過直接將復(fù)雜的行為作為參數(shù)傳遞來重用邏輯。

想象一下，在一個純粹的面向?qū)ο蟮沫h(huán)境中工作，你需要重用一個邏輯，你知道一個基本邏輯可以被擴展并作為復(fù)雜邏輯的一部分。在這種情況下，你可能會選擇使用繼承，通過將該邏輯封裝在一個抽象類中，然后將其擴展為一組派生類，這些類利用該通用邏輯并對其進行補充。這是完美而高效的 OOP 準則，但讓我們看看我們剛才做了什么。我們：

1. 創(chuàng)建了一個抽象的結(jié)構(gòu)來封裝我們的可重用邏輯。

2. 創(chuàng)建了一個二級的派生類

3. 讓后者在前者的基礎(chǔ)上進行邏輯擴展。

但是，在函數(shù)式的環(huán)境下，為了復(fù)用邏輯，我們可以簡單地將需要復(fù)用的邏輯提取到一個函數(shù)中，然后將這個函數(shù)作為參數(shù)傳遞給任何其他可以從這種封裝行為中受益的函數(shù)。我們只是在創(chuàng)建函數(shù)，而不是創(chuàng)建“模版”。

下面的例子試圖展示我上面解釋的內(nèi)容。第一段代碼展示了你如何在 OOP 環(huán)境中去重用一個格式化并輸出的邏輯。

然而，第二個例子表明，通過將邏輯提取出來，并使用函數(shù)封裝，你可以用很少的成本來創(chuàng)建你所需要的邏輯。你可以繼續(xù)添加更多的格式化（ format）和輸出（output）函數(shù)，然后只需用一行代碼將它們組合在一起就可以了。

我的意思是，這兩種方法都有優(yōu)點，而且都是非常高效的，沒有高低優(yōu)劣之分。函數(shù)式有多么令人難以置信的靈活性，以及我們?nèi)绾问褂没镜暮瘮?shù)式原理，這僅僅是因為我們有能力將行為（即函數(shù)）作為參數(shù)傳遞，就好像它們是一個基本類型，如整數(shù)或字符串。

高階函數(shù)的優(yōu)勢：整潔代碼

整潔代碼的最好例子就是數(shù)組方法，如 forEach ，map ，reduce 等。在非函數(shù)式語言中，例如 C 語言，迭代一個數(shù)組的元素，并對它們進行轉(zhuǎn)換，需要使用 for 循環(huán)或其他循環(huán)結(jié)構(gòu)。它們要求你以一種非常命令式的方式編寫代碼（換句話說，你需要表達事情如何在循環(huán)內(nèi)發(fā)生），而函數(shù)式則允許更多的聲明式編程風格（你最終指定需要發(fā)生什么）。

你的代碼實際上是在說:

聲明一個新的變量 i 作為 myArray 的索引 它的值范圍從 0 到 myArray 的數(shù)組長度。

遍歷i的值，然后把 i 位置的 myArray 的值乘 2，并將其添加到 transformedArray 數(shù)組中。

它當然是可行的，而且比較容易理解，但是，邏輯的復(fù)雜度會迅速升級，并且閱讀邏輯所需的認知成本也會增加。然而，表達同樣的邏輯，函數(shù)式可能更具有可讀性：

本質(zhì)上，這段代碼是說

用 double 函數(shù)映射 (map) myArray 的元素，并將結(jié)果賦值給 transformedArray。

因為邏輯被隱藏在兩個函數(shù)（map和double）中，所以你不必擔心理解它們的工作原理。你也可以在第一個例子中把乘法邏輯隱藏在一個函數(shù)里面，但是仍然需要暴露迭代邏輯，晦澀的迭代邏輯是你作為一個閱讀代碼的人，必須在頭腦中解析以理解其工作原理的重要部分。

柯里化（currying）

函數(shù)柯里化是指將一個多參數(shù)的函數(shù)變成一個少參數(shù)的函數(shù)，并將部分參數(shù)固定下來的編程思想。讓我用一個例子來解釋。

現(xiàn)在，如果你想做的是將 10 加到一系列值上，你可以調(diào)用 add10，而不是每次都用相同的第二個參數(shù)調(diào)用 adder。我知道這可能是一個簡單的例子，當你尋找柯里化時，可能到處都是這個例子，但考慮到你正在做的事情：你正在利用 adder 函數(shù)的邏輯，并創(chuàng)建該函數(shù)的專門版本，換句話說，你正在擴展該函數(shù)，就像你使用一個類一樣。

你可以把柯里化看作是函數(shù)式編程的繼承，按照這個思路，再回到上面格式化輸出的例子，你可以這樣編寫你的代碼：

本質(zhì)上，你有一個叫做 log 的函數(shù)，它需要三個參數(shù)，而我們把它柯里化成專門的版本，只需要一個，因為另外兩個已經(jīng)被我們選好了。

需要注意的是，我把 log 函數(shù)當作一個抽象類，只是因為在我的例子中，你不會想直接使用它，然而這樣做沒有任何限制，因為這只是一個普通的函數(shù)。如果我們使用的是抽象類，你就不能直接實例化它。

組合（Composition）

最后，函數(shù)組合是高階函數(shù)的另一個非常有趣的衍生品。乍一看，人們很容易把組成混淆為柯里化的情況，或者也許反過來說，有柯里化的函數(shù)而不是直接的值（就像我們在上面的記錄儀例子中做的那樣）可以被認為是函數(shù)組合。

這些觀點其實都沒有錯，當你開始使用函數(shù)式時，這兩個概念之間有一條非常細微的界限。具體來說，組成的定義如下：

在計算機科學[3]中，函數(shù)組合是一種將簡單的函數(shù)[4]組合起來建立更復(fù)雜的函數(shù)的行為或機制。與數(shù)學[5]中通常的函數(shù)組合[6]一樣，每個函數(shù)的結(jié)果作為下一個函數(shù)的參數(shù)傳遞，最后一個函數(shù)的結(jié)果就是整個函數(shù)的結(jié)果。

這是維基百科上關(guān)于函數(shù)組成的定義，最后加粗的部分是我強調(diào)的，因為那是關(guān)鍵部分。在柯里化中，你沒有這個限制，你可以很容易地使用預(yù)先設(shè)定的函數(shù)參數(shù)，如果它們是函數(shù)，它們不必一個接一個地調(diào)用，讓第一個函數(shù)的結(jié)果成為第二個函數(shù)的輸入，以此類推。

與柯里化不同，這是一個強大的工具，因為在這里，只有部分功能，每個功能都在完成一個特定的任務(wù)，等待著被組成更大更復(fù)雜的東西。想想看，就好像函數(shù)是樂高積木一樣，通過組合，只要你把正確的邏輯柯里化，并以正確的順序組合在一起（即只要你以正確的順序組合成正確的函數(shù)），你就能創(chuàng)造出任何你能想到的東西。

如果你以前使用過 Linux 發(fā)行版，你可能已經(jīng)注意到，Linux 中的 CLI 工具遵循一個非常確定的模式：它們只做一件事，并且能夠從標準輸入中讀取結(jié)果，并將其輸出到標準輸出。因此，允許用戶將多個命令組合成一句功能強大的命令，例如：

$ cat myfile.txt | wc -l

如上所示，我是在讀取一個文件，并計算它的行數(shù)，然而，如果以不同的方式或與其他命令組合，輸出可能會有很大的不同。同樣的情況也發(fā)生在函數(shù)上，如果你在設(shè)計函數(shù)的時候，讓一個函數(shù)的輸出可以成為另一個函數(shù)的輸入，你也可以像這樣組合它們。

看看上面和最后的例子，我創(chuàng)建了四個不同的處理字符串的函數(shù)，并將它們組合成三個不同的函數(shù)。你可以通過組合函數(shù)來創(chuàng)建新函數(shù)。這就是組合的魅力所在。

仔細看一下代碼，有幾處值得關(guān)注。

• 有些函數(shù)（replace和findMatches）實際上是接受參數(shù)并返回一個函數(shù)。這是為了使它們更通用，由于JS將返回的函數(shù)的上下文與函數(shù)本身一起保存（即閉包），我們能夠?qū)⑦@些參數(shù)作為被返回函數(shù)的 "全局 "變量，并作為組合的一部分使用。

• 請注意 compose 函數(shù)，它是利用 ES6 的結(jié)構(gòu)操作符，簡單地在函數(shù)參數(shù)上進行迭代，并執(zhí)行它們，然后將其結(jié)果發(fā)送給下一個函數(shù)。reduceRight 的使用保證了我們在函數(shù)列表中從右到左進行執(zhí)行，這就是為什么我總是把小寫字母加到最后一個。如果你想讓順序反過來，你可以直接使用 reduce 來代替。

結(jié)論

如果使用得當，高階函數(shù)以及柯里化和組合都是非常強大的工具。我知道，如果你不習慣于使用函數(shù)式的思維模式，而是更愿意使用類和對象，這些技術(shù)可能看起來有悖于直覺，但它們本質(zhì)上并不晦澀難懂，只是需要換個角度去思考。

感受并享受 JavaScript 的函數(shù)式編程吧!

你之前使用過這些工具嗎？你更喜歡用函數(shù)式編程思想寫代碼嗎？還是你更喜歡 OOP 開發(fā)？歡迎在評論區(qū)發(fā)表你的看法。

感謝閱讀，我們下期再見！

References

[1]?面向?qū)ο缶幊??https://en.wikipedia.org/wiki/Object-oriented_programming
[2]?函數(shù)式編程:?https://en.wikipedia.org/wiki/Functional_programming
[3]?計算機科學:?https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_science
[4]?函數(shù):?https://en.wikipedia.org/wiki/Subroutine
[5]?數(shù)學:?https://en.wikipedia.org/wiki/Mathematics
[6]?函數(shù)組合:?https://en.wikipedia.org/wiki/Function_composition