函数式语言的特性

函数式语言当然还少不了以下特性：

  • 高阶函数（Higher-order function）
  • 偏应用函数（Partially Applied Functions）
  • 柯里化（Currying）
  • 闭包（Closure）

 

高阶函数就是参数为函数或返回值为函数的函数。有了高阶函数，就可以将复用的粒度降低到函数级别，相对于面向对象语言，复用的粒度更低。

举例来说，假设有如下的三个函数，

def sumInts(a: Int, b: Int): Int =
  if (a > b) 0 else a + sumInts(a + 1, b)

def sumCubes(a: Int, b: Int): Int =
  if (a > b) 0 else cube(a) + sumCubes(a + 1, b)

def sumFactorials(a: Int, b: Int): Int =
  if (a > b) 0 else fact(a) + sumFactorials(a + 1, b)

分别是求a到b之间整数之和，求a到b之间整数的立方和，求a到b之间整数的阶乘和。

其实这三个函数都是以下公式的特殊情况
\sum_{n=a}^{b}{f(n)}
三个函数不同的只是其中的f不同，那么是否可以抽象出一个共同的模式呢？

我们可以定义一个高阶函数sum：

def sum(f: Int => Int, a: Int, b: Int): Int =
  if (a > b) 0
  else f(a) + sum(f, a + 1, b)

其中参数f是一个函数，在函数中调用f函数进行计算，并进行求和。

然后就可以写如下的函数

def sumInts(a: Int, b: Int) = sum(id, a, b)
def sumCubs(a: Int, b: Int) = sum(cube, a, b)
def sumFactorials(a: Int, b: Int) = sum(fact, a, b)

def id(x: Int): Int = x
def cube(x: Int): Int = x * x * x
def fact(x: Int): Int = if (x == 0) 1 else fact(x - 1)

这样就可以重用sum函数来实现三个函数中的求和逻辑。
（示例来源：）

高阶函数提供了一种函数级别上的依赖注入（或反转控制）机制，在上面的例子里，sum函数的逻辑依赖于注入进来的函数的逻辑。很多GoF设计模式都可以用高阶函数来实现，如Visitor，Strategy，Decorator等。比如Visitor模式就可以用集合类的map()或foreach()高阶函数来替代。

函数式语言通常提供非常强大的集合类（Collection），提供很多高阶函数，因此使用非常方便。

比如说，我们想对一个列表中的每个整数乘2，在命令式编程中需要通过循环，然后对每一个元素乘2，但是在函数式编程中，我们不需要使用循环，只需要使用如下代码：

scala> val numbers = List(1, 2, 3, 4)
numbers: List[Int] = List(1, 2, 3, 4)

scala> numbers.map(x=>x*2)
res3: List[Int] = List(2, 4, 6, 8)

（示例来源：Programming Scala: Tackle Multi-Core Complexity on the Java Virtual Machine一书的Introduction）

其中x=>x*2是一个匿名函数，接收一个参数x，输出x*2。这里也可以看出来函数式编程关注做什么（x*2），而不关注怎么做（使用循环控制结构）。程序员完全不关心，列表中的元素是从前到后依次计算的，还是从后到前依次计算的，是顺序计算的，还是并行进行的计算，如Scala的并行集合（Parallel collection）。

使用集合类的方法，可以使对一些处理更简单，例如上面提到的求阶乘的函数，如果使用集合类，就可以写成：

def fact(n: Int): Int = (1 to n).reduceLeft((acc,k)=>acc*k)

其中(1 to n)生成一个整数序列，而reduceLeft()高阶函数通过调用匿名函数将序列化简。

那么，在大数据处理框架Spark中，一个RDD就是一个集合。以词频统计的为例代码如下：

val file = spark.textFile("hdfs://...")
val counts = file.flatMap(line => line.split(" "))
                 .map(word => (word, 1))
                 .reduceByKey(_ + _)
counts.saveAsTextFile("hdfs://...")

（示例来源：）

示例里的flatMap()，map()，和集合类中的同名方法是一致的，这里的map方法的参数也是一个匿名函数，将单词变成一个元组。写这个函数的人不用关心函数是怎么调度的，而实际上，Spark框架会在多台计算机组成的分布式集群上完成这个计算。

此外，如果对比一下Hadoop的词频统计实现：WordCount - Hadoop Wiki ，就可以看出函数式编程的一些优势。

函数式编程语言还提供惰性求值（Lazy evaluation，也称作call-by-need），是在将表达式赋值给变量（或称作绑定）时并不计算表达式的值，而在变量第一次被使用时才进行计算。这样就可以通过避免不必要的求值提升性能。在Scala里，通过lazy val来指定一个变量是惰性求值的，如下面的示例所示：

 

https://www.zhihu.com/question/28292740

posted @ 2018-03-26 11:35  zzfx  阅读(833)  评论(0)  编辑  收藏  举报