JavaScript函数式编程(纯函数、柯里化以及组合函数)

JavaScript函数式编程(纯函数、柯里化以及组合函数)

前言

函数式编程(Functional Programming),又称为泛函编程,是一种编程范式。早在很久以前就提出了函数式编程这个概念了,而后面一直长期被面向对象编程所统治着,最近几年函数式编程又回到了大家的视野中,JavaScript是一门以函数为第一公民的语言,必定是支持这一种编程范式的,下面就来谈谈JavaScript函数式编程中的核心概念纯函数、柯里化以及组合函数。

1.纯函数

1.1.纯函数的概念

对于纯函数的定义,维基百科中是这样描述的:在程序设计中,若函数符合以下条件,那么这个函数被称之为纯函数。

  • 此函数在相同的输入值时,需产生相同的输出
  • 函数的输入和输出值以外的其他隐藏信息或状态无关,也和由I/O设备产生的外部输出无关
  • 该函数不能有语义上可观察的函数副作用,诸如“触发事件”,使输出设备输出,或更改输出值以外物件的内容等;

对以上描述总结就是:

  • 对于相同的输入,永远会得到相同的输出;
  • 在函数的执行过程中,没有任何可观察的副作用;
  • 同时也不依赖外部环境的状态;

1.2.副作用

上面提到了一个词叫“副作用”,那么什么是副作用呢?

  • 通常我们所说的副作用大多数是指药会产生的副作用;
  • 而在计算机科学中,副作用指在执行一个函数时,除了得到函数的返回值以外,还在函数调用时产生了附加的影响,比如修改了全局变量的状态,修改了传入的参数或得到了其它的输出内容等;

1.3.纯函数案例

  • 编写一个求和的函数sum,只要我们输入了固定的值,sum函数就会给我们返回固定的结果,且不会产生任何副作用。

    function sum(a, b) {
      return a + b
    }
    
    const res = sum(10, 20)
    console.log(res) // 30
    
  • 以下的sum函数虽然对于固定的输入也会返回固定的输出,但是函数内部修改了全局变量message,就认定为产生了副作用,不属于纯函数。

    let message = 'hello'
    function sum(a, b) {
      message = 'hi'
      return a + b
    }
    
  • 在JavaScript中也提供了许多的内置方法,有些是纯函数,有些则不是。像操作数组的两个方法slice和splice。

    • slice方法就是一个纯函数,因为对于同一个数组固定的输入可以得到固定的输出,且没有任何副作用;

      const nums = [1, 2, 3, 4, 5]
      const newNums = nums.slice(1, 3)
      console.log(newNums) // [2, 3]
      console.log(nums) // [ 1, 2, 3, 4, 5 ]
      
    • splice方法不是一个纯函数,因为它改变了原数组nums;

      const nums = [1, 2, 3, 4, 5]
      const newNums = nums.splice(1, 3)
      console.log(newNums) // [ 2, 3, 4 ]
      console.log(nums) // [ 1, 5 ]
      

2.柯里化

2.1.柯里化的概念

对于柯里化的定义,维基百科中是这样解释的:

  • 柯里化是指把接收多个参数的函数,变成接收一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数,并且返回接收余下的参数,而且返回结果的新函数的技术;
  • 柯里化声称“如果你固定某些参数,你将得到接受余下参数的一个函数”

总结:只传递给函数一部分参数来调用它,让它返回一个函数去处理剩余的参数的过程就称之为柯里化。

2.2.函数柯里化的过程

编写一个普通的三值求和函数:

function sum(x, y, z) {
  return x + y + z
}

const res = sum(10, 20, 30)
console.log(res) // 60

将以上求和函数柯里化得:

  • 将传入的三个参数进行拆解,依次返回一个函数,并传入一个参数;
  • 在保证同样功能的同时,其调用方式却发生了变化;
  • 注意:在拆解参数时,不一定非要将参数拆成一个个的,也可以拆成2+1或1+2;
function sum(x) {
  return function(y) {
    return function(z) {
      return x + y + z
    }
  }
}

const res = sum(10)(20)(30)
console.log(res)

使用ES6箭头函数简写为:

const sum = x => y => z => x + y + z

2.3.函数柯里化的特点及应用

  • 让函数的职责更加单一。柯里化可以实现让一个函数处理的问题尽可能的单一,而不是将一大堆逻辑交给一个函数来处理。

    • 将上面的三值求和函数增加一个需求,在计算结果之前给每个值加上2,先看看不使用柯里化的实现效果:

      function sum(x, y, z) {
        x = x + 2
        y = y + 2
        z = z + 2
        return x + y + z
      }
      
    • 柯里化的实现效果:

      function sum(x) {
        x = x + 2
        return function(y) {
          y = y + 2
          return function(z) {
            z = z + 2
            return x + y + z
          }
        }
      }
      
    • 很明显函数柯里化后,让我们对每个参数的处理更加单一

  • 提高函数参数逻辑复用。同样使用上面的求和函数,增加另一个需求,固定第一个参数的值为10,直接看柯里化的实现效果吧,后续函数调用时第一个参数值都为10的话,就可以直接调用sum10函数了。

    function sum(x) {
      return function(y) {
        return function(z) {
          return x + y + z
        }
      }
    }
    
    const sum10 = sum(10) // 指定第一个参数值为10的函数
    const res = sum10(20)(30)
    console.log(res) // 60
    

2.4.自动柯里化函数的实现

function autoCurrying(fn) {
  // 1.拿到当前需要柯里化函数的参数个数
  const fnLen = fn.length

  // 2.定义一个柯里化之后的函数
  function curried_1(...args1) {
    // 2.1拿到当前传入参数的个数
    const argsLen = args1.length

    // 2.1.将当前传入参数个数和fn需要的参数个数进行比较
    if (argsLen >= fnLen) {
      // 如果当前传入的参数个数已经大于等于fn需要的参数个数
      // 直接执行fn,并在执行时绑定this,并将对应的参数数组传入
      return fn.apply(this, args1)
    } else {
      // 如果传入的参数不够,说明需要继续返回函数来接收参数
      function curried_2(...args2) {
        // 将参数进行合并,递归调用curried_1,直到参数达到fn需要的参数个数
        return curried_1.apply(this, [...args1, ...args2])
      }

      // 返回继续接收参数函数
      return curried_2
    }
  }

  // 3.将柯里化的函数返回
  return curried_1
}

测试:

function sum(x, y, z) {
  return x + y + z
}

const curryingSum = autoCurrying(sum)

const res1 = curryingSum(10)(20)(30)
const res2 = curryingSum(10, 20)(30)
const res3 = curryingSum(10)(20, 30)
const res4 = curryingSum(10, 20, 30)
console.log(res1) // 60
console.log(res2) // 60
console.log(res3) // 60
console.log(res4) // 60

3.组合函数

组合函数(Compose Function)是在JavaScript开发过程中一种对函数的使用技巧、模式。对某一个数据进行函数调用,执行两个函数,这两个函数需要依次执行,所以需要将这两个函数组合起来,自动依次调用,而这个过程就叫做函数的组合,组合形成的函数就叫做组合函数。

需求:对一个数字先进行乘法运算,再进行平方运算。

  • 一般情况下,需要先定义两个函数,然后再对其依次调用:

    function double(num) {
      return num * 2
    }
    function square(num) {
      return num ** 2
    }
    
    const duobleResult = double(10)
    const squareResult = square(duobleResult)
    console.log(squareResult) // 400
    
  • 实现一个组合函数,将duoble和square两个函数组合起来:

    function composeFn(fn1, fn2) {
      return function(num) {
        return fn2(fn1(num))
      }
    }
    
    const execFn = composeFn(double, square)
    const res = execFn(10)
    console.log(res) // 400
    

实现一个自动组合函数的函数:

function autoComposeFn(...fns) {
  // 1.拿到需要组合的函数个数
  const fnsLen = fns.length

  // 2.对传入的函数进行边界判断,所有参数必须为函数
  for (let i = 0; i < fnsLen; i++) {
    if (typeof fns[i] !== 'function') {
      throw TypeError('The argument passed must be a function.')
    }
  }

  // 3.定义一个组合之后的函数
  function composeFn(...args) {
    // 3.1.拿到第一个函数的返回值
    let result = fns[0].apply(this, args)

    // 3.1.判断传入的函数个数
    if (fnsLen === 1) {
      // 如果传入的函数个数为一个,直接将结果返回
      return result
    } else {
      // 如果传入的函数个数 >= 2
      // 依次将函数取出进行调用,将上一个函数的返回值作为参数传给下一个函数
      // 从第二个函数开始遍历
      for (let i = 1; i < fnsLen; i++) {
        result = fns[i].call(this, result)
      }

      // 将结果返回
      return result
    }
  }

  // 4.将组合之后的函数返回
  return composeFn
}

测试:

function double(num) {
  return num * 2
}
function square(num) {
  return num ** 2 
}

const composeFn = autoComposeFn(double, square)
const res = composeFn(10)
console.log(res) // 400
posted @ 2022-02-20 23:08  MomentYY  阅读(555)  评论(1编辑  收藏  举报