為什么我們要學習Haskell這樣的編程語言

openkk 12年前發布 | 11K 次閱讀 Haskell

英文原文:Learn You a Haskell: For Great Good?

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。

函數組合

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。

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。

  1. 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。?

  2. “Matching functions”被稱作 predicates,但我這里不想引入新的編程術語。?

  3. 這里有更通用的apply實現。?

    來自: 外刊IT評論

 本文由用戶 openkk 自行上傳分享,僅供網友學習交流。所有權歸原作者,若您的權利被侵害,請聯系管理員。
 轉載本站原創文章,請注明出處,并保留原始鏈接、圖片水印。
 本站是一個以用戶分享為主的開源技術平臺,歡迎各類分享!