js函数式编程.docx
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js函数式编程
议论JavaScript函数式编程
函数式编程简介
函数式编程是种编程范式,它将电脑运算视为函数的计算。
函数编程语言最重要的基础是λ演算(lambdacalculus)。
而且λ演算的函数可以接受函数当作输入(参数)和输出(返回值)。
和指令式编程相比,函数式编程强调函数的计算比指令的执行重要。
和过程化编程相比,函数式编程里,函数的计算可随时调用。
(来自XX)
函数式编程语言特性
在函数式编程语言中,函数是第一类的对象,也就是说,函数 不依赖于任何其他的对象而可以独立存在,而在面向对象的语言中,函数(方法)是依附于对象的,属于对象的一部分。
这一点j决定了函数在函数式语言中的一些特别的性质,比如作为传出/传入参数,作为一个普通的变量等。
区别于命令式编程语言,函数式编程语言具有一些专用的概念,我们分别进行讨论:
匿名函数
在函数式编程语言中,函数是可以没有名字的,匿名函数通常表示:
“可以完成某件事的一块代码”。
这种表达在很多场合是有用的,因为我们有时需要用函数完成某件事,但是这个函数可能只是临时性的,那就没有理由专门为其生成一个顶层的函数对象。
比如:
清单1.map函数
functionmap(array,func){
varres=[];
for(vari=0,len=array.length;ires.push(func(array[i]));
}
returnres;
}
varmapped=map([1,3,5,7,8],function(n){
returnn=n+1;
});
print(mapped);
运行这段代码,将会打印:
2,4,6,8,9//对数组[1,3,5,7,8]中每一个元素加1
注意map函数的调用,map的第二个参数为一个函数,这个函数对map的第一个参数(数组)中的每一个都有作用,但是对于map之外的代码可能没有任何意义,因此,我们无需为其专门定义一个函数,匿名函数已经足够。
柯里化
柯里化是把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数,并且返回接受余下的参数而且返回结果的新函数的技术。
这句话有点绕口,我们可以通过例子来帮助理解:
清单2.柯里化函数
functionadder(num){
return
function(x){
returnnum+x;
}
}
varadd5=adder(5);
varadd6=adder(6);
print(add5
(1));
print(add6
(1));
结果为:
6
7
比较有意思的是:
函数adder接受一个参数,并返回一个函数,这个返回的函数可以被预期的那样被调用。
变量add5保持着adder(5)返回的函数,这个函数可以接受一个参数,并返回参数与5的和。
柯里化在DOM的回调中非常有用,我们将在下面的小节中看到。
高阶函数
高阶函数即为对函数的进一步抽象,事实上,我们在匿名函数小节提到的map函数即为一种高阶函数,在很多的函数式编程语言中均有此函数。
map(array,func)的表达式已经表明,将func函数作用于array中的每一个元素,最终返回一个新的array,应该注意的是,map对array和func的实现是没有任何预先的假设的,因此称之为“高阶”函数:
清单3.高阶函数
functionmap(array,func){
varres=[];
for(vari=0,len=array.length;ires.push(func(array[i]));
}
returnres;
}
varmapped=map([1,3,5,7,8],function(n){
returnn=n+1;
});
print(mapped);
varmapped2=map(["one","two","three","four"],
function(item){
return"("+item+")";
});
print(mapped2);
将会打印如下结果:
2,4,6,8,9
(one),(two),(three),(four)//为数组中的每个字符串加上括号
mapped和mapped2均调用了map,但是得到了截然不同的结果,因为map的参数本身已经进行了一次抽象,map函数做的是第二次抽象,高阶的“阶”可以理解为抽象的层次。
JavaScript中的函数式编程
JavaScript是一门被误解甚深的语言,由于早期的Web开发中,充满了大量的copy-paste代码,因此平时可以见到的JavaScript代码质量多半不高,而且JavaScript代码总是很飞动的不断闪烁的gif广告,限制网页内容的复制等联系在一起的,因此包括Web开发者在内的很多人根本不愿意去学习JavaScript。
这种情形在Ajax复兴时得到了彻底的扭转,GoogleMap,Gmail等Ajax应用的出现使人们惊叹:
原来JavaScript还可以做这样的事!
很快,大量优秀的JavaScript/Ajax框架不断出现,比如Dojo,Prototype,jQuery,ExtJS等等。
这些代码在给页面带来绚丽的效果的同时,也让开发者看到函数式语言代码的优雅。
函数式编程风格
在JavaScript中,函数本身为一种特殊对象,属于顶层对象,不依赖于任何其他的对象而存在,因此可以将函数作为传出/传入参数,可以存储在变量中,以及一切其他对象可以做的事情(因为函数就是对象)。
JavaScript被称为有着C语法的LISP,LISP代码的一个显著的特点是大量的括号以及前置的函数名,比如:
清单4.LISP中的加法
(+134567)
加号在LISP中为一个函数,这条表达式的意思为将加号后边的所有数字加起来,并将值返回,JavaScript可以定义同样的求和函数:
清单5.JavaScript中的求和
functionsum(){
varres=0;
for(vari=0,len=arguments.length;ires+=parseInt(arguments[i]);
}
returnres;
}
print(sum(1,2,3));
print(sum(1,2,3,4,6,7,8));
运行此段代码,得到如下结果:
6
31
如果要完全模拟函数式编码的风格,我们可以定义一些诸如:
清单6.一些简单的函数抽象
functionadd(a,b){returna+b;}
functionsub(a,b){returna-b;}
functionmul(a,b){returna*b;}
functiondiv(a,b){returna/b;}
functionrem(a,b){returna%b;}
functioninc(x){returnx+1;}
functiondec(x){returnx-1;}
functionequal(a,b){returna==b;}
functiongreat(a,b){returna>b;}
functionless(a,b){returna
这样的小函数以及谓词,那样我们写出的代码就更容易被有函数式编程经验的人所接受:
清单7.函数式编程风格
//修改之前的代码
functionfactorial(n){
if(n==1){
return1;
}else{
returnfactorial(n-1)*n;
}
}
//更接近“函数式”编程风格的代码
functionfactorial(n){
if(equal(n,1)){
return1;
}else{
returnmul(n,factorial(dec(n)));
}
}
闭包及其使用
闭包是一个很有趣的主题,当在一个函数outter内部定义另一个函数inner,而inner又引用了outter作用域内的变量,在outter之外使用inner函数,则形成了闭包。
描述起来虽然比较复杂,在实际编程中却经常无意的使用了闭包特性。
清单8.一个闭包的例子
functionoutter(){
varn=0;
return
function(){
returnn++;
}
}
varo1=outter();
o1();//n==0
o1();//n==1
o1();//n==2
varo2=outter();
o2();//n==0
o2();//n==1
匿名函数function(){returnn++;}中包含对outter的局部变量n的引用,因此当outter返回时,n的值被保留(不会被垃圾回收机制回收),持续调用o1(),将会改变n的值。
而o2的值并不会随着o1()被调用而改变,第一次调用o2会得到n==0的结果,用面向对象的术语来说,就是o1和o2为不同的 实例,互不干涉。
总的来说,闭包很简单,不是吗?
但是,闭包可以带来很多好处,比如我们在Web开发中经常用到的:
清单9.jQuery中的闭包
varcon=$("div#con");
setTimeout(function(){
con.css({background:
"gray"});
},2000);
上边的代码使用了jQuery的选择器,找到id为con的div元素,注册计时器,当两秒中之后,将该div的背景色设置为灰色。
这个代码片段的神奇之处在于,在调用了setTimeout函数之后,con依旧被保持在函数内部,当两秒钟之后,id为con的div元素的背景色确实得到了改变。
应该注意的是,setTimeout在调用之后已经返回了,但是con没有被释放,这是因为con引用了全局作用域里的变量con。
使用闭包可以使我们的代码更加简洁,关于闭包的更详细论述可以在参考信息中找到。
由于闭包的特殊性,在使用闭包时一定要小心,我们再来看一个容易令人困惑的例子:
清单10.错误的使用闭包
varoutter=[];
functionclouseTest(){
vararray=["one","two","three","four"];
for(vari=0;ivarx={};
x.no=i;
x.text=array[i];
x.invoke=function(){
print(i);
}
outter.push(x);
}
}
上边的代码片段很简单,将多个这样的JavaScript对象存入outter数组:
清单11.匿名对象
{
no:
Number,
text:
String,
invoke:
function(){
//打印自己的no字段
}
}
我们来运行这段代码:
清单12.错误的结果
clouseTest();//调用这个函数,向outter数组中添加对象
for(vari=0,len=outter.length;ioutter[i].invoke();
}
出乎意料的是,这段代码将打印:
4
4
4
4
而不是1,2,3,4这样的序列。
让我们来看看发生了什么事,每一个内部变量x都填写了自己的no,text,invoke字段,但是invoke却总是打印最后一个i。
原来,我们为invoke注册的函数为:
清单13.错误的原因
functioninvoke(){
print(i);
}
每一个invoke均是如此,当调用outter[i].invoke时,i的值才会被去到,由于i是闭包中的局部变量,for循环最后退出时的值为4,因此调用outter中的每个元素都会得到4。
因此,我们需要对这个函数进行一些改造:
清单14.正确的使用闭包
varoutter=[];
functionclouseTest2(){
vararray=["one","two","three","four"];
for(vari=0;ivarx={};
x.no=i;
x.text=array[i];
x.invoke=function(no){
return
function(){
print(no);
}
}(i);
outter.push(x);
}
}
通过将函数 柯里化,我们这次为outter的每个元素注册的其实是这样的函数:
//x==0
x.invoke=function(){print(0);}
//x==1
x.invoke=function(){print
(1);}
//x==2
x.invoke=function(){print
(2);}
//x==3
x.invoke=function(){print(3);}
这样,就可以得到正确的结果了。
实际应用中的例子
好了,理论知识已经够多了,我们下面来看看现实世界中的JavaScript函数式编程。
有很多人为使JavaScript具有面向对象风格而做出了很多努力(JavaScript本身具有 可编程性),事实上,面向对象并非必须,使用函数式编程或者两者混合使用可以使代码更加优美,简洁。
jQuery是一个非常优秀JavaScript/Ajax框架,小巧,灵活,具有插件机制,事实上,jQuery的插件非常丰富,从表达验证,客户端图像处理,UI,动画等等。
而jQuery最大的特点正如其宣称的那样,改变了人们编写JavaScript代码的风格。
优雅的jQuery
有经验的前端开发工程师会发现,平时做的最多的工作有一定的模式:
选择一些DOM元素,然后将一些规则作用在这些元素上,比如修改样式表,注册事件处理器等。
因此jQuery实现了完美的CSS选择器,并提供跨浏览器的支持:
清单15.jQuery选择器
varcons=$("div.note");//找出所有具有note类的div
varcon=$("div#con");//找出id为con的div元素
varlinks=$("a");//找出页面上所有的链接元素
当然,jQuery的选择器规则非常丰富,这里要说的是:
用jQuery选择器选择出来的jQuery对象本质上是一个List,正如LISP语言那样,所有的函数都是基于List的。
有了这个List,我们可以做这样的动作:
清单16.jQuery操作jQuery对象(List)
cons.each(function(index){
$(this).click(function(){
//dosomethingwiththenode
});
});
想当与对cons这个 List中的所有元素使用map(还记得我们前面提到的map吗?
),操作结果仍然为一个List。
我们可以任意的扩大/缩小这个列表,比如:
清单17.扩大/缩小jQuery集合
cons.find("span.title");//在div.note中进行更细的筛选
cons.add("div.warn");//将div.note和div.warn合并起来
cons.slice(0,5);//获取cons的一个子集
现在我们来看一个小例子,假设有这样一个页面:
清单18.页面的HTML结构
Hello,world