为什么我们要学习Haskell这样的编程语言

openkk 8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>