最近的幾個月,我一直在學習一種叫Haskell的編程語言。由于里面有太多的從未遇到的編程概念,整個過程就像是完全重新學習如何編程。在i.TV網站上,我寫了很多JavaScript(node.js和前端代碼)。雖然有不少的函數式/haskell式的編程模式不能引用進來,但仍有大量的技術思想讓我在使用javascript編程語言時受益不少。
你會發現Haskell庫里有能夠處理各種事情的各種各樣的函數。起初我以為這些只是一種技術上的積累,但隨后我認識到,這些函數相比起其它語言里的函數,它們能應用到形式更廣泛的問題中。這使得它們更有價值,因為我們都不太喜歡對一些常見的問題還不得不自己去寫解決方案。
這些函數是可以相互組合1的:它們能針對性的解決某些問題,而不對你的代碼做任何依賴,所以,你可以拼裝它們,組合成一個能夠解決你的大問題的東西。
高階函數(Higher Order Functions)
在Haskell語言中,最多的被反復使用的函數都是高階函數(higher order functions)——能以函數作為參數、能返回函數的函數。這使得它們具有固有的靈活性。下面是一個不太靈活的函數:它計算一個數組里等于某個值的元素的個數。
// 不靈活
function countMatching(array, value) {
var counted = 0
for (var i = 0; i < array.length; i++) {
if (array[i] == value)
counted++
}
return counted
}
// == 2
countMatching([1,3,3,4,5], 3)
它不靈活,因為它只能用來計算一個數組中精確匹配某個值的元素的個數。
下面是一個靈活一些的版本,它能接受一個函數,而不是一個值,作為參數。我們可以用它來對任何數據、任何對象進行比較。
// more flexible
function count(array, matching) {
var counted = 0
for (var i = 0; i < array.length; i++) {
if (matching(array[i]))
counted++
}
return counted
}
// == 2, same as first example
count([1,3,3,4,5], function(num) {
return (num == 3)
})
// == 2, now we can use our functions for ANY kind of items or match test!
count([{name:"bob"}, {name:"henry"}, {name:"jon"}], function(obj) {
return (obj.name.length < 4)
})
因為高階函數更具靈活性,你就更少有機會去寫它們,因為你一旦你寫成一個,你可以它應用到各種不同的情況中。
可重復利用的比較函數
你可能注意到了,count
函數的寫法比countMatching
更冗長。但是,雖然count
函數可復用了,但比較函數2卻不可復用。如果是一些簡單的情況,這就足夠了,但經常,我們會需要更復雜的比較方法的函數。這樣的函數不僅僅可用于計數,它們可以用于任何事情上,一但你寫成或找到了這樣的函數,從長期的角度看,它們會節省你大量的時間和調試功夫。
讓我們來定義一個可復用的比較函數,達到我們的目的。==
不是一個函數。我們是否可以定義一個eq
函數來幫我們完成類似的事情呢?
function eq(a, b) {
return (a == b)
}
count([1,3,3,4,5], function(num) {
return eq(3, num)
})
我們向前邁進了一步:我們用了一個庫函數來完成比較任務,而不是使用我們現寫的代碼。如果eq
函數很復雜,我們可以測試它并可以在其它的地方復用它。
但這使代碼變得冗長,因為count
函數的參數是一個只需要一個參數——數組元素——的函數,而eq
函數卻需要兩個參數。我還是要定義我們自己的匿名函數。讓我們來簡化一下這些代碼。
function makeEq(a) {
// countMatchingWith wants a function that takes
// only 1 argument, just like the one we're returning
return function(b) {
return eq(a, b)
}
}
// now it's only on one line!
count([1,3,3,4,5], makeEq(3))
我們寫了一個兼容count
函數的函數(一個參數——數組元素——返回true或false)。看起來就像是count
函數調用的是eq(3, item)
。這叫做偏函數用法(partial function application)。
偏函數用法(Partial Application)
偏函數用法(Partial Function Application)是指創建一個調用另外一個部分參數已經預置的函數的函數的用法。這樣,它就能被別的地方,比如count
函數,以更少的參數形式來調用。我們在makeEq
函數里已經實現了這些,但是,我們并不想針對我們各種功能開發出各種版本的makeX
(比如makeEqt,makeGt,makeLt等)函數。讓我們來找一種方法能通用于各種形式的函數。
function applyFirst(f, a) {
return function(b) {
return f.call(null, a, b)
}
}
count([1,3,3,4,5], applyFirst(eq, 3))
現在我們不再需要一個makeEq
函數了。任何2個參數的庫函數,我們都可以按這種方式調用。通過偏函數用法,使得定義即使是諸如==
這樣簡單功能的各種函數都變得十分有意義,我們可以在高階函數中更容易的使用它們。
對那些超過2個參數的函數如何辦呢?下面的這一版本3能讓我們接受任意多的參數,高階函數可以自己追加參數。
function apply(f) {
var args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1)
return function(x) {
return f.apply(null, args.concat(x))
}
}
function propertyEquals(propertyName, value, obj) {
return (obj[propertyName] == value)
}
count([{name:"bob"},{name:"john"}], apply(propertyEquals, "name", "bob")) // == 1
我們預置了2個參數,“name” 和 “bob”,count
函數補足了最后一個參數來完成整個調用。偏函數用法使我們能接受各樣的函數為參數,例如eq
,然后把它們用于各樣的高階函數,例如count
,以此來解決我們特定的問題。
配合ES5的 Map 和 Filter 功能函數的偏函數用法
ES5里有很多非常好的高階函數,underscore里的數量更多。讓我們看看filter
函數——一個接收比較函數、過濾數組內容的函數。
// this equals [1,3,3]
[1,3,3,4,5].filter(function(num) {
return (num < 4)
})
讓我們把它替換成一個可以復用的比較函數lt
(less than)。
function lt(a, b) {
return (a < b)
}
[1,3,3,4,5].filter(apply(lt, 4))
看上去添加這個lt
函數的做法有點傻,但是,我們可以使用偏函數用法來創造一個很簡練的比較函數,當這個比較函數變的很復雜的時候,我們就能從對它的復用過程中獲得好處。
map
函數能讓你把數組里的一個東西變成另外一個東西。
var usersById = {"u1":{name:"bob"}, "u2":{name:"john"}}
var user = {name:"sean", friendIds: ["u1", "u2"]}
// == ["bob", "john"]
function friendsNames(usersById, user) {
return user.friendIds.map(function(id) {
return usersById[id].name
})
}
我們寫一個可以復用的map變換函數,就像之前我們的可復用比較函數一樣。讓我們寫一個叫做lookup
的函數。
function lookup(obj, key) {
return obj[key]
}
// == [{name:"bob"}, {name:"john"}]
function friends(usersById, user) {
return user.friendIds.map(apply(lookup, usersById))
}
很接近要求,但我們需要的是名稱,而不是friend對象本身。如果我們再寫一個參數顛倒過來的 lookup
函數,通過第二次的map可以把它們的名稱取出來。
function lookupFlipped(key, obj) {
return lookup(obj, key)
}
// == ["bob", "john"]
function friendsNames(usersById, user) {
return friends(usersById, user)
.map(apply(lookupFlipped, "name"))
}
但是我不想定義這個lookupFlipped
函數,這樣干有點傻。這樣,我們來定義一個函數,它接收參數的順序是從右到左,而不是從左到右,于是我們就能夠復用lookup
了。
function applyr(f) {
var args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1)
return function(x) {
return f.apply(null, [x].concat(args))
}
}
// == ["bob", "john"]
function friendsNames(usersById, user) {
return friends(usersById, user)
.map(applyr(lookup, "name")) // we can use normal lookup!
}
applyr(lookup, "name")
函數返回的函數只接受一個參數——那個對象——返回對象的名稱。我們不再需要反轉任何東西:我們可以按任何順序接受參數。
偏函數用法需要對一些常見的功能定義各種不同的函數,就像lt
函數,但這正是我們的目的。你可以以偏函數用法把lt
函數既用于count
函數,也可用于Array.filter
函數。它們可以復用,可以組合使用。
在之前的例子中,我們遍歷了數組兩次,一次用來獲取users,一次為了獲取names。如果能在一次map映射操作中同時做這兩件事情,效率會高很多。
function friendsNames(usersById, user) {
return user.friendIds.map(function(id) {
var friend = lookup(usersById, id)
return lookup(friend, "name")
})
}
我們得到首次lookup
的結果,把它第二次傳入lookup
。函數組合意思是串聯多個函數,組成一個新的函數,每一次串聯都是把前一個函數的輸出當作下一個函數的輸入。
讓我們來寫一個能這樣運轉的高階函數,利用它把friendsNames
函數重寫成一個只需要單次map操作的函數。需要注意的是,函數串聯的執行順序是從右到左的,就跟你寫出f(g(x))
這樣的代碼的運行方式一樣。
function compose(f, g) {
return function(x) {
return f(g(x))
}
}
function friendsNames(usersById, user) {
return user.friendIds.map(compose(applyr(lookup, "name"), apply(lookup, usersById)))
}
對數組的遍歷只進行了一次,只使用一次map操作,跟我們頭一個例子一樣。
我們不能使用我們寫出的friends
函數,因為它既包含了如何取出一個friend的業務邏輯,也包含了map操作。friends
函數是不能復用的,它的職責太多了——它是針對特定事物的。如果你們再寫一個friend
函數,讓它只map一個friend,寫一個name
函數,讓它返回對象的名稱呢?
var friend = lookup // lookup 恰巧能干我們想要的事情。
var name = applyr(lookup, "name")
function friendsNames(usersById, user) {
// this line is now more semantic.
return user.friends.map(compose(name, apply(friend, usersById)))
}
相較于定義一個既包含轉換操作,又包含遍歷操作的friends
函數,我們只定義了一個可做轉換操作的friend
函數,而我們已經有了map
函數為我做變換操作。friend
函數比friends
函數更具復用性,因為它包含更少的特定業務邏輯,能在更多的情形中使用。
在這里你能找到更多的關于JavaScript里函數組合的信息。
函數式和功能單一化讓你的代碼庫更整潔
我發現我的很多的JavaScript代碼都是從無到有自己寫出來的。這不僅僅是說比起使用現成的程序包要效率低,它還會暗藏更多的bug,更難閱讀和維護。使用高階函數和偏函數用法,我們可以寫出可復用的程序庫,每個函數都精準的對應解決它們能解決的一部分問題。
隨著時間的推移,項目會變得越來越復雜,各部分越來越耦合,如果我們擁有的是一個能夠各自獨立測試不依賴的程序庫,我們的項目會從中受益,變得更健康,更穩定。
-
一種寬泛的組合。并不特指函數或對象組合,只是一種你用小東西組建大東西的思想。↩
-
“Matching functions”被稱作predicates,但我這里不想引入新的編程術語。↩
-
這里有更通用的apply
實現。↩