函数式编程

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一.含义

使用纯函数编写程序
函数式编程是一种编程范式,构建计算机程序的方法,把计算当作数学函数求值的过程,避免了改变状态和可变的数据

二.重要概念

纯函数(Pure Function),或函数的纯粹性(Purity),没有副作用(Side Effect)
纯粹性(即无副作用);引用透明
副作用:状态的变化(mutation)(修改全局变量,抛出异常,IO 读写,调用有副作用的函数)
例子:

var x=1
def XplusY_V1(y:Ing) =x+y
def XplusY_V2(y:Ing) ={x+=y;x}
x
>res0:Int=1
XplusY_V1(2)
>res1:Int=3
x
>res2:Int=1

XplusY_V2(2)
>res3:Int=3
x
>res4:Int=3

XplusY_V1 不具备副作用,而 XplusY_V2 具备副作用
XplusY_V1 是个纯函数,XplusY_V2 不是

引用透明(Referential Transparency)
对于相同的输入,总能得到相同的输出
如果 f(x)的参数 x 和函数体都是引用透明的,那么函数 f 是纯函数

违反引用透明的案例

var x=new StringBuilder("Hello")
>x:StringBuider=Hello
var y=x.append(" World!")
>y:StringBuider=Hello World!
var z=x.append(" World!")
>x:StringBuider=Hello World! World!

对于相同的输入,append 的返回是不一样的,append 方法违反了引用透明性

不变性(Immutability)
为了获得引用透明性,任何值都不能变化

函数第一(First-class Function)
一切都是计算,函数式编程中只有表达式,变量、函数都是表达式

高阶函数(Higher order Function)

闭包(Closure)

表达式求值策略:严格求值和非严格求值
Call By Value & Call By Name

惰性求值(Lazy Evaluation)
当定义表达式的时候不会立即求值,只有第一次用到表达式才会去求值

递归函数(Recursive Function)
函数式编程没有循环语句,所有的循环以递归来实现

尾递归(Tail Recursion)
用来解决递归函数堆栈溢出的问题

三.优点

1.生产效率高
同样功能的程序,lisp 代码长度可能只是 C 代码的 1/7~1/10
——硅谷创业之父 Paul Graham 《黑客与画家》
(注:lisp 是历史上上第一门函数式编程语言)

2.易于推理(Reasoning)
构造完程序之后对于给定的输入总是能得到确定的输出,给程序的调试带来了方便性

3.并行编程
多核计算/云计算

4.便于管理

5.代码的热升级

函数式编程没有副作用,只要保证接口不变,内部实现是外部无关的。所以,可以在运行状态下直接升级代码,不需要重启,也不需要停机。

  • Scala

    Scala 是一门多范式的编程语言,集成面向对象编程和函数式编程的各种特性。

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