誕生50多年之后，函數式編程（functional programming）開(kāi)始獲得越來(lái)越多的關(guān)注。
不僅最古老的函數式語(yǔ)言L(fǎng)isp重獲青春，而且新的函數式語(yǔ)言層出不窮，比如Erlang、clojure、Scala,、F#等等。目前最當紅的Python、Ruby、Javascript，對函數式編程的支持都很強，就連老牌的面向對象的Java、面向過(guò)程的PHP，都忙不迭地加入對匿名函數的支持。越來(lái)越多的跡象表明，函數式編程已經(jīng)不再是學(xué)術(shù)界的最?lèi)?ài)，開(kāi)始大踏步地在業(yè)界投入實(shí)用。
也許繼"面向對象編程"之后，"函數式編程"會(huì )成為下一個(gè)編程的主流范式（paradigm）。未來(lái)的程序員恐怕或多或少都必須懂一點(diǎn)。
但是，"函數式編程"看上去比較難，缺乏通俗的入門(mén)教程，各種介紹文章都充斥著(zhù)數學(xué)符號和專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)，讓人讀了如墜云霧。就連最基本的問(wèn)題"什么是函數式編程"，網(wǎng)上都搜不到易懂的回答。
下面是我的"函數式編程"學(xué)習筆記，分享出來(lái)，與大家一起探討。內容不涉及數學(xué)（Lambda Calculus我也不懂），也不涉及高級特性（比如lazy evaluation和currying），只求盡量簡(jiǎn)單通俗地整理和表達，我現在所理解的"函數式編程"以及它的意義。
我主要參考了Slava Akhmechet的"Functional Programming For The Rest of Us"。
一、定義
簡(jiǎn)單說(shuō)，"函數式編程"是一種"編程范式"（programming paradigm），也就是如何編寫(xiě)程序的方法論。
它屬于"結構化編程"的一種，主要思想是把運算過(guò)程盡量寫(xiě)成一系列嵌套的函數調用。舉例來(lái)說(shuō)，現在有這樣一個(gè)數學(xué)表達式：
(1 + 2) * 3 - 4
傳統的過(guò)程式編程，可能這樣寫(xiě)：
var a = 1 + 2;
var b = a * 3;
var c = b - 4;
函數式編程要求使用函數，我們可以把運算過(guò)程定義為不同的函數，然后寫(xiě)成下面這樣：
var result = subtract(multiply(add(1,2)， 3)， 4);
這就是函數式編程。
二、特點(diǎn)
函數式編程具有五個(gè)鮮明的特點(diǎn)。
1. 函數是"第一等公民"
所謂"第一等公民"（first class），指的是函數與其他數據類(lèi)型一樣，處于平等地位，可以賦值給其他變量，也可以作為參數，傳入另一個(gè)函數，或者作為別的函數的返回值。
舉例來(lái)說(shuō)，下面代碼中的print變量就是一個(gè)函數，可以作為另一個(gè)函數的參數。
var print = function(i){ console.log(i);};
[1,2,3].forEach(print);
2. 只用"表達式"，不用"語(yǔ)句"
"表達式"（expression）是一個(gè)單純的運算過(guò)程，總是有返回值；"語(yǔ)句"（statement）是執行某種操作，沒(méi)有返回值。函數式編程要求，只使用表達式，不使用語(yǔ)句。也就是說(shuō)，每一步都是單純的運算，而且都有返回值。
原因是函數式編程的開(kāi)發(fā)動(dòng)機，一開(kāi)始就是為了處理運算（computation），不考慮系統的讀寫(xiě)（I/O）。"語(yǔ)句"屬于對系統的讀寫(xiě)操作，所以就被排斥在外。
當然，實(shí)際應用中，不做I/O是不可能的。因此，編程過(guò)程中，函數式編程只要求把I/O限制到最小，不要有不必要的讀寫(xiě)行為，保持計算過(guò)程的單純性。
3. 沒(méi)有"副作用"
所謂"副作用"（side effect），指的是函數內部與外部互動(dòng)（最典型的情況，就是修改全局變量的值），產(chǎn)生運算以外的其他結果。
函數式編程強調沒(méi)有"副作用"，意味著(zhù)函數要保持獨立，所有功能就是返回一個(gè)新的值，沒(méi)有其他行為，尤其是不得修改外部變量的值。
4. 不修改狀態(tài)
上一點(diǎn)已經(jīng)提到，函數式編程只是返回新的值，不修改系統變量。因此，不修改變量，也是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。
在其他類(lèi)型的語(yǔ)言中，變量往往用來(lái)保存"狀態(tài)"（state）。不修改變量，意味著(zhù)狀態(tài)不能保存在變量中。函數式編程使用參數保存狀態(tài)，最好的例子就是遞歸。下面的代碼是一個(gè)將字符串逆序排列的函數，它演示了不同的參數如何決定了運算所處的"狀態(tài)"。
function reverse(string) {
if(string.length == 0) {
return string;
} else {
return reverse(string.substring(1, string.length)) + string.substring(0, 1);
}
}
由于使用了遞歸，函數式語(yǔ)言的運行速度比較慢，這是它長(cháng)期不能在業(yè)界推廣的主要原因。
5. 引用透明
引用透明（Referential transparency），指的是函數的運行不依賴(lài)于外部變量或"狀態(tài)"，只依賴(lài)于輸入的參數，任何時(shí)候只要參數相同，引用函數所得到的返回值總是相同的。
有了前面的第三點(diǎn)和第四點(diǎn)，這點(diǎn)是很顯然的。其他類(lèi)型的語(yǔ)言，函數的返回值往往與系統狀態(tài)有關(guān)，不同的狀態(tài)之下，返回值是不一樣的。這就叫"引用不透明"，很不利于觀(guān)察和理解程序的行為。
三、意義
函數式編程到底有什么好處，為什么會(huì )變得越來(lái)越流行？
1. 代碼簡(jiǎn)潔，開(kāi)發(fā)快速
函數式編程大量使用函數，減少了代碼的重復，因此程序比較短，開(kāi)發(fā)速度較快。
Paul Graham在《黑客與畫(huà)家》一書(shū)中寫(xiě)道：同樣功能的程序，極端情況下，Lisp代碼的長(cháng)度可能是C代碼的二十分之一。
如果程序員每天所寫(xiě)的代碼行數度基本相同，這就意味著(zhù)，"C語(yǔ)言需要一年時(shí)間完成開(kāi)發(fā)某個(gè)功能，Lisp語(yǔ)言只需要不到三星期。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果某個(gè)新功能，Lisp語(yǔ)言完成開(kāi)發(fā)需要三個(gè)月，C語(yǔ)言需要寫(xiě)五年。"當然，這樣的對比故意夸大了差異，但是"在一個(gè)高度競爭的市場(chǎng)中，即使開(kāi)發(fā)速度只相差兩三倍，也足以使得你永遠處在落后的位置。"
2. 接近自然語(yǔ)言，易于理解
函數式編程的自由度很高，可以寫(xiě)出很接近自然語(yǔ)言的代碼。
前文曾經(jīng)將表達式(1 + 2) * 3 - 4，寫(xiě)成函數式語(yǔ)言：
subtract(multiply(add(1,2)， 3)， 4)
對它進(jìn)行變形，不難得到另一種寫(xiě)法：
add(1,2).multiply(3).subtract(4)
這基本就是自然語(yǔ)言的表達了。再看下面的代碼，大家應該一眼就能明白它的意思吧：
merge([1,2],[3,4]).sort().search("2")
因此，函數式編程的代碼更容易理解。
3. 更方便的代碼管理
函數式編程不依賴(lài)、也不會(huì )改變外界的狀態(tài)，只要給定輸入參數，返回的結果必定相同。因此，每一個(gè)函數都可以被看做獨立單元，很有利于進(jìn)行單元測試（unit testing）和除錯（debugging），以及模塊化組合。
4. 易于"并發(fā)編程"
函數式編程不需要考慮"死鎖"（deadlock），因為它不修改變量，所以根本不存在"鎖"線(xiàn)程的問(wèn)題。不必擔心一個(gè)線(xiàn)程的數據，被另一個(gè)線(xiàn)程修改，所以可以很放心地把工作分攤到多個(gè)線(xiàn)程，部署"并發(fā)編程"（concurrency）。
請看下面的代碼：
var s1 = Op1();
var s2 = Op2();
var s3 = concat(s1, s2);
由于s1和s2互不干擾，不會(huì )修改變量，誰(shuí)先執行是無(wú)所謂的，所以可以放心地增加線(xiàn)程，把它們分配在兩個(gè)線(xiàn)程上完成。其他類(lèi)型的語(yǔ)言就做不到這一點(diǎn)，因為s1可能會(huì )修改系統狀態(tài)，而s2可能會(huì )用到這些狀態(tài)，所以必須保證s2在s1之后運行，自然也就不能部署到其他線(xiàn)程上了。
多核CPU是將來(lái)的潮流，所以函數式編程的這個(gè)特性非常重要。
5. 代碼的熱升級
函數式編程沒(méi)有副作用，只要保證接口不變，內部實(shí)現是外部無(wú)關(guān)的。所以，可以在運行狀態(tài)下直接升級代碼，不需要重啟，也不需要停機。Erlang語(yǔ)言早就證明了這一點(diǎn)，它是瑞典愛(ài)立信公司為了管理電話(huà)系統而開(kāi)發(fā)的，電話(huà)系統的升級當然是不能停機的。
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