為什么我們要學習Haskell這樣的編程語言

作者：佚名 2012-04-11 09:19:08

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1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***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***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)))  
}