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title: 编程范式之命令式与函数式 layout: post categories: 编程 tags: 编程范式 函数式编程 命令式编程

excerpt: 编程中的范式的介绍与区分

很多语言是聚范式/多重范式编程，即支持多在编程范式，如面向对象(Java)，面向过程(C语言)，泛函(函数式)，元程序设计等；以下例子都用 JavaScript 举例；

命令式编程(Imperative)

如命令一般指导程序一步步完成功能，如 for 循环：

function myFn(n) {
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        n++;
    }
    console.log(n);
}
myFn(0);  // 3

函数式编程/声明式(Functional/Declarative)

函数式编程特点：

• 函数式编程是声明式的；
• 提倡纯函数理念，变量私有，不同于面向对象编程的成员共享；
• 无副作用，不影响其他外部变量；
• 有些类似初中数学纯函数f(x)的定义，提供输入值，返回新的输出值，每次提供相同输入值总能返回相同输出值，使线程安全可靠；

Array.map();    // 纯函数，输出唯一
Math.random();  // 非纯函数，输出不唯一

• 函数的大量使用，变量中存储函数，动态创建函数，返回值为函数，函数作为参数传递，等等；

// 字符串通过函数储存在变量中
var myStr = function(){return 'Hello World'};
console.log(myStr);  // Hello World

// 对象属性值储存为函数
var myObj = {
    name: 'Cloud',
    getName: function(){
        return this.name;
    }
}
console.log(myObj.getName()); // Cloud

// 动态创建函数，用时调用，用完销毁
console.log('Hello ' + (function(){
    return 'World';
})());  // Hello World

// 函数作为参数进行传递
function paraFn() {
    return 'Hello';
}
function myFn(a, b) {
    return a + b;
}
console.log(myFn(paraFn(), 'World')); // Hello World

// 函数作为返回值
function myFn2() {
    var a = 'Hello ';
    return function(){
        return a + 'World';
    }
}
console.log(myFn2()());  // Hello World

总结：例如for循环一个数组，命令式便是写出具体循环的方式，声明式便是只写声明函数，只要循环结果，具体方式交给程序执行；

例如：

// 命令式
var a = [1, 2, 3];
var b = [];
for (i = 0; i < 3; i++) {
    b.push(a[i] * a[i]);
}
console.log(b);  // [1, 4, 9]

// 声明式
var a = [1, 2, 3];
var b = a.map(function(i){
    return i * i;
});
console.log(b);  // [1, 4, 9]

同样的结果，代码量和理解难易上，声明式都明显优于命令式对吧；

声明式编程：

特点：

• 说明想要实现的功能，让机器完成步骤以及如何实现；

• 免去一些不必要的命令步骤，让思维集中在功能开发上，而不是冗长的复杂过程实现；

递归实现阶乘便是一个典型的函数式：

function factorial(n) {
    if (n == 0) return 1;
    return n * factorial(n-1);
}
console.log(factorial(3));  // 3 x 2 x 1 = 6

.map() .reduce()等 也是申明式编程函数；

函数合成

一个值变成另一个值，中间经过多个函数，将多个函数合并为一个函数来实现；

举个例子：

// 高中数学常见的过程
g(x) = 2x;
h(x) = x + 3;
f(x) = 2x + 3;
// 则可变换为以下形式，即我们所学的复合函数
f(x) = h(g(x));

上面的f(x)便是一个合成函数，实现了变量x到2x + 3的转变；

js的实现：

function gFn(x) {
    return x *2;
}
function hFn(x) {
    return x + 3;
}
console.log(hFn(gFn(1)));  // 5

// 使用函数合成
function fFn(x) {
    return hFn(gFn(x));
}
console.log(fFn(1));  // 5

函数柯理化(Currying)

以逻辑学家Haskell Curry命名，即使接收多个参数的函数变成接受单个参数的函数的过程。单参数会使函数合成更简单；

例如：

// 原函数
function plusFn(x, y, z) {
    return x + y + z;
}
console.log(plusFn(1, 2, 3));  // 6

// 柯理化后
function plusFn(x) {
    return function(y) {
        return function(z) {
            return x + y + z;
        }
    }
}
console.log(plusFn(1)(2)(3)); // 6