为什么我们要学习Haskell这样的编程语言
openkk 13年前
<p> 英文原文：<a href="/misc/goto?guid=4958336436769703856">Learn You a Haskell: For Great Good?</a></p> <p> 最近的几个月，我一直在学习一种叫 Haskell 的编程语言。由于里面有太多的从未遇到的编程概念，整个过程就像是完全重新学习如何编程。在<a href="/misc/goto?guid=4958336437573051766">i.TV</a> 网站上，我写了很多 JavaScript (node.js 和前端代码)。虽然有不少的函数式/haskell 式的编程模式不能引用进来，但仍有大量的技术思想让我在使用 javascript 编程语言时受益不少。</p> <p> 你会发现 Haskell 库里有能够处理各种事情的各种各样的函数。起初我以为这些只是一种技术上的积累，但随后我认识到，这些函数相比起其它语言里的函数，它们能应用到形式更广泛的问题中。这使得它们更有价值，因为我们都不太喜欢对一些常见的问题还不得不自己去写解决方案。</p> <p> 这些函数是可以相互组合的：它们能针对性的解决某些问题，而不对你的代码做任何依赖，所以，你可以拼装它们，组合成一个能够解决你的大问题的东西。</p> <h3> 高阶函数(Higher Order Functions)</h3> <p> 在 Haskell 语言中，最多的被反复使用的函数都是<a title="Higher Order Function" href="/misc/goto?guid=4958336438372277719">高阶函数(higher order functions)</a>——能以函数作为参数、能返回函数的函数。这使得它们具有固有的灵活性。下面是一个不太灵活的函数：它计算一个数组里等于某个值的元素的个数。</p> <blockquote> <code>// 不灵活</code> <p>function countMatching (array, value) {</p> <p>var counted = 0</p> <p>for (var i = 0; i < array.length; i++) {</p> <p>if (array[i] == value)</p> <p>counted++</p> <p>}</p> <p>return counted</p> <p>}</p> <p>// == 2</p> <p>countMatching ([1,3,3,4,5], 3)</p> </blockquote> <p> 它不灵活，因为它只能用来计算一个数组中精确匹配某个值的元素的个数。</p> <p> 下面是一个灵活一些的版本，它能接受一个函数，而不是一个值，作为参数。我们可以用它来对任何数据、任何对象进行比较。</p> <blockquote> <code>// more flexible</code> <p>function count (array, matching) {</p> <p>var counted = 0</p> <p>for (var i = 0; i < array.length; i++) {</p> <p>if (matching (array[i]))</p> <p>counted++</p> <p>}</p> <p>return counted</p> <p>}</p> <p>// == 2, same as first example</p> <p>count ([1,3,3,4,5], function (num) {</p> <p>return (num == 3)</p> <p>})</p> <p>// == 2, now we can use our functions for ANY kind of items or match test!</p> <p>count ([{name:"bob"}, {name:"henry"}, {name:"jon"}], function (obj) {</p> <p>return (obj.name.length < 4)</p> <p>})</p> </blockquote> <p> 因为高阶函数更具灵活性，你就更少有机会去写它们，因为你一旦你写成一个，你可以它应用到各种不同的情况中。</p> <h3> 可重复利用的比较函数</h3> <p> 你可能注意到了，<code>count</code>函数的写法比<code>countMatching</code>更冗长。但是，虽然<code>count</code>函数可复用了，但比较函数<sup><a href="/misc/goto?guid=4958336439160896133" rel="footnote">2</a></sup>却不可复用。如果是一些简单的情况，这就足够了，但经常，我们会需要更复杂的比较方法的函数。这样的函数不仅仅可用于计数，它们可以用于任何事情上，一但你写成或找到了这样的函数，从长期的角度看，它们会节省你大量的时间和调试功夫。</p> <p> 让我们来定义一个可复用的比较函数，达到我们的目的。<code>==</code>不是一个函数。我们是否可以定义一个<code>eq</code>函数来帮我们完成类似的事情呢？</p> <blockquote> <code>function eq (a, b) {</code> <p>return (a == b)</p> <p>}</p> <p>count ([1,3,3,4,5], function (num) {</p> <p>return eq (3, num)</p> <p>})</p> </blockquote> <p> 我们向前迈进了一步：我们用了一个库函数来完成比较任务，而不是使用我们现写的代码。如果<code>eq</code>函数很复杂，我们可以测试它并可以在其它的地方复用它。</p> <p> 但这使代码变得冗长，因为<code>count</code>函数的参数是一个只需要一个参数——数组元素——的函数，而<code>eq</code>函数却需要两个参数。我还是要定义我们自己的匿名函数。让我们来简化一下这些代码。</p> <blockquote> <code></code> <p>function makeEq (a) {</p> <p>// countMatchingWith wants a function that takes</p> <p>// only 1 argument, just like the one we're returning</p> <p>return function (b) {</p> <p>return eq (a, b)</p> <p>}</p> <p>}</p> <p>// now it's only on one line!</p> <p>count ([1,3,3,4,5], makeEq (3))</p> </blockquote> <p> 我们写了一个兼容<code>count</code>函数的函数(一个参数——数组元素——返回 true 或 false)。看起来就像是<code>count</code>函数调用的是<code>eq (3, item)</code>。这叫做偏函数用法(partial function application)。</p> <h3> 偏函数用法(Partial Application)</h3> <p> <a title="Partial Application" href="/misc/goto?guid=4958336439960012883">偏函数用法(Partial Function Application)</a>是指创建一个调用另外一个部分参数已经预置的函数的函数的用法。这样，它就能被别的地方，比如<code>count</code>函数，以更少的参数形式来调用。我们在<code>makeEq</code>函数里已经实现了这些，但是，我们并不想针对我们各种功能开发出各种版本的<code>makeX</code>(比如 makeEqt，makeGt，makeLt 等)函数。让我们来找一种方法能通用于各种形式的函数。</p> <blockquote> <code>function applyFirst (f, a) {</code> <p>return function (b) {</p> <p>return f.call (null, a, b)</p> <p>}</p> <p>}</p> <p>count ([1,3,3,4,5], applyFirst (eq, 3))</p> </blockquote> <p> 现在我们不再需要一个<code>makeEq</code>函数了。任何 2 个参数的库函数，我们都可以按这种方式调用。通过偏函数用法，使得定义即使是诸如<code>==</code>这样简单功能的各种函数都变得十分有意义，我们可以在高阶函数中更容易的使用它们。</p> <p> 对那些超过 2 个参数的函数如何办呢？下面的这一版本<sup><a href="/misc/goto?guid=4958336440758730458" rel="footnote">3</a></sup>能让我们接受任意多的参数，高阶函数可以自己追加参数。</p> <blockquote> <code>function apply (f) {</code> <p>var args = Array.prototype.slice.call (arguments, 1)</p> <p>return function (x) {</p> <p>return f.apply (null, args.concat (x))</p> <p>}</p> <p>}</p> <p>function propertyEquals (propertyName, value, obj) {</p> <p>return (obj[propertyName] == value)</p> <p>}</p> <p>count ([{name:"bob"}，{name:"john"}], apply (propertyEquals, "name", "bob")) // == 1</p> </blockquote> <p> 我们预置了 2 个参数，“name” 和 “bob”，<code>count</code>函数补足了最后一个参数来完成整个调用。偏函数用法使我们能接受各样的函数为参数，例如<code>eq</code>，然后把它们用于各样的高阶函数，例如<code>count</code>，以此来解决我们特定的问题。</p> <h3> 配合 ES5 的 Map 和 Filter 功能函数的偏函数用法</h3> <p> <a href="/misc/goto?guid=4958336441557726449">ES5</a>里有很多非常好的高阶函数，<a href="/misc/goto?guid=4958336442351363578">underscore</a> 里的数量更多。让我们看看<code>filter</code>函数——一个接收比较函数、过滤数组内容的函数。</p> <blockquote> <code>// this equals [1,3,3]</code> <p>[1,3,3,4,5].filter (function (num) {</p> <p>return (num < 4)</p> <p>})</p> </blockquote> <p> 让我们把它替换成一个可以复用的比较函数<code>lt</code> (less than)。</p> <blockquote> <code>function lt (a, b) {</code> <p>return (a < b)</p> <p>}</p> <p>[1,3,3,4,5].filter (apply (lt, 4))</p> </blockquote> <p> 看上去添加这个<code>lt</code>函数的做法有点傻，但是，我们可以使用偏函数用法来创造一个很简练的比较函数，当这个比较函数变的很复杂的时候，我们就能从对它的复用过程中获得好处。</p> <p> <code>map</code>函数能让你把数组里的一个东西变成另外一个东西。</p> <blockquote> <code>var usersById = {"u1":{name:"bob"}, "u2":{name:"john"}}</code> <p>var user = {name:"sean", friendIds: ["u1", "u2"]}</p> <p>// == ["bob"， "john"]</p> <p>function friendsNames (usersById, user) {</p> <p>return user.friendIds.map (function (id) {</p> <p>return usersById[id].name</p> <p>})</p> <p>}</p> </blockquote> <p> 我们写一个可以复用的 map 变换函数，就像之前我们的可复用比较函数一样。让我们写一个叫做<code>lookup</code>的函数。</p> <blockquote> <code>function lookup (obj, key) {</code> <p>return obj[key]</p> <p>}</p> <p>// == [{name:"bob"}， {name:"john"}]</p> <p>function friends (usersById, user) {</p> <p>return user.friendIds.map (apply (lookup, usersById))</p> <p>}</p> </blockquote> <p> 很接近要求，但我们需要的是名称，而不是 friend 对象本身。如果我们再写一个参数颠倒过来的 <code>lookup</code>函数，通过第二次的 map 可以把它们的名称取出来。</p> <blockquote> <code>function lookupFlipped (key, obj) {</code> <p>return lookup (obj, key)</p> <p>}</p> <p>// == ["bob"， "john"]</p> <p>function friendsNames (usersById, user) {</p> <p>return friends (usersById, user)</p> <p>.map (apply (lookupFlipped, "name"))</p> <p>}</p> </blockquote> <p> 但是我不想定义这个<code>lookupFlipped</code>函数，这样干有点傻。这样，我们来定义一个函数，它接收参数的顺序是从右到左，而不是从左到右，于是我们就能够复用<code>lookup</code>了。</p> <blockquote> <code>function applyr (f) {</code> <p>var args = Array.prototype.slice.call (arguments, 1)</p> <p>return function (x) {</p> <p>return f.apply (null, [x].concat (args))</p> <p>}</p> <p>}</p> <p>// == ["bob"， "john"]</p> <p>function friendsNames (usersById, user) {</p> <p>return friends (usersById, user)</p> <p>.map (applyr (lookup, "name")) // we can use normal lookup!</p> <p>}</p> </blockquote> <p> <code>applyr (lookup, "name")</code>函数返回的函数只接受一个参数——那个对象——返回对象的名称。我们不再需要反转任何东西：我们可以按任何顺序接受参数。</p> <p> 偏函数用法需要对一些常见的功能定义各种不同的函数，就像<code>lt</code>函数，但这正是我们的目的。你可以以偏函数用法把<code>lt</code>函数既用于<code>count</code>函数，也可用于<code>Array.filter</code>函数。它们可以复用，可以组合使用。</p> <h3> <a title="Function Composition" href="/misc/goto?guid=4958336443137169040">函数组合</a></h3> <p> 在之前的例子中，我们遍历了数组两次，一次用来获取 users，一次为了获取 names。如果能在一次 map 映射操作中同时做这两件事情，效率会高很多。</p> <blockquote> <code>function friendsNames (usersById, user) {</code> <p>return user.friendIds.map (function (id) {</p> <p>var friend = lookup (usersById, id)</p> <p>return lookup (friend, "name")</p> <p>})</p> <p>}</p> </blockquote> <p> 我们得到首次<code>lookup</code>的结果，把它第二次传入<code>lookup</code>。<a title="Function Composition" href="/misc/goto?guid=4958336443137169040">函数组合</a>意思是串联多个函数，组成一个新的函数，每一次串联都是把前一个函数的输出当作下一个函数的输入。</p> <p> 让我们来写一个能这样运转的高阶函数，利用它把<code>friendsNames</code>函数重写成一个只需要单次 map 操作的函数。需要注意的是，函数串联的执行顺序是从右到左的，就跟你写出<code>f(g(x))</code>这样的代码的运行方式一样。</p> <blockquote> <code>function compose (f, g) {</code> <p>return function (x) {</p> <p>return f (g(x))</p> <p>}</p> <p>}</p> <p>function friendsNames (usersById, user) {</p> <p>return user.friendIds.map (compose (applyr (lookup, "name"), apply (lookup, usersById)))</p> <p>}</p> </blockquote> <p> 对数组的遍历只进行了一次，只使用一次 map 操作，跟我们头一个例子一样。</p> <p> 我们不能使用我们写出的<code>friends</code>函数，因为它既包含了如何取出一个 friend 的业务逻辑，也包含了 map 操作。<code>friends</code>函数是不能复用的，它的职责太多了——它是针对特定事物的。如果你们再写一个<code>friend</code>函数，让它只 map 一个 friend，写一个<code>name</code>函数，让它返回对象的名称呢？</p> <blockquote> <code>var friend = lookup // lookup 恰巧能干我们想要的事情。</code> <p>var name = applyr (lookup, "name")</p> <p>function friendsNames (usersById, user) {</p> <p>// this line is now more semantic.</p> <p>return user.friends.map (compose (name, apply (friend, usersById)))</p> <p>}</p> </blockquote> <p> 相较于定义一个既包含转换操作，又包含遍历操作的<code>friends</code>函数，我们只定义了一个可做转换操作的<code>friend</code>函数，而我们已经有了<code>map</code>函数为我做变换操作。<code>friend</code>函数比<code>friends</code>函数更具复用性，因为它包含更少的特定业务逻辑，能在更多的情形中使用。</p> <p> 在<a title="Compose: functions as building blocks" href="/misc/goto?guid=4958336444660505390">这里</a>你能找到更多的关于 JavaScript 里函数组合的信息。</p> <h3> 函数式和功能单一化让你的代码库更整洁</h3> <p> 我发现我的很多的 JavaScript 代码都是从无到有自己写出来的。这不仅仅是说比起使用现成的程序包要效率低，它还会暗藏更多的 bug，更难阅读和维护。使用高阶函数和偏函数用法，我们可以写出可复用的程序库，每个函数都精准的对应解决它们能解决的一部分问题。</p> <p> 随着时间的推移，项目会变得越来越复杂，各部分越来越耦合，如果我们拥有的是一个能够各自独立测试不依赖的程序库，我们的项目会从中受益，变得更健康，更稳定。</p> <ol> <li> <p>一种宽泛的组合。并不特指函数或对象组合，只是一种你用小东西组建大东西的思想。<a href="/misc/goto?guid=4958336445450150391" rev="footnote">↩</a></p> </li> <li> <p>“Matching functions”被称作 <a title="Predicate" href="/misc/goto?guid=4958336446260254465">predicates</a>，但我这里不想引入新的编程术语。<a href="/misc/goto?guid=4958336447054576261" rev="footnote">↩</a></p> </li> <li> <p><a title="Partial Application in Javascript" href="/misc/goto?guid=4958336447857439982">这里</a>有更通用的<code>apply</code>实现。<a href="/misc/goto?guid=4958336448646103407" rev="footnote">↩</a></p> <div id="come_from"> 来自: <a id="link_source2" href="/misc/goto?guid=4958336449437494859" target="_blank">外刊IT评论</a> </div> </li> </ol>