什么是函數(shù)式編程以及我們?yōu)槭裁匆褂盟?

如果你剛剛開始學(xué)習(xí)編程，那么你可能很難決定首先學(xué)習(xí)哪種編程范例和語言。如果你想學(xué)習(xí)與當(dāng)今技術(shù)環(huán)境相關(guān)的編程范式，不妨考慮函數(shù)式編程。這是一種更簡單、更干凈、更可預(yù)測的代碼創(chuàng)建方式。生成的代碼也更易于測試和維護。但究竟什么是函數(shù)式編程?請繼續(xù)閱讀，進一步了解這種編程范式吧!

一、什么是函數(shù)式編程?

函數(shù)式編程(FP)是一種使用純函數(shù)創(chuàng)建可維護軟件的軟件開發(fā)方法。換句話說，程序是通過實現(xiàn)和組合函數(shù)來創(chuàng)建的。函數(shù)式編程通過使用變量、參數(shù)和返回值等函數(shù)來創(chuàng)建優(yōu)雅簡潔的代碼，從而利用語言支持的優(yōu)勢。FP 還使用不可變數(shù)據(jù)，避免共享狀態(tài)等概念。這與使用變量數(shù)據(jù)和共享狀態(tài)的面向?qū)ο缶幊?OOP)形成鮮明對比。

函數(shù)式編程語言側(cè)重于聲明和表達式，而不是執(zhí)行操作。函數(shù)也被視為一等公民，這意味著它們可以作為參數(shù)傳遞，由其他函數(shù)返回，也可以附加到名稱中。FP 注重結(jié)果而非過程，不支持循環(huán)運算符和條件運算符(如 if-else)等迭代運算。

FP 由 lambda 微積分(λ-calculus)演變而來，這是數(shù)學(xué)家 Alonzo Church 在 20 世紀 30 年代開發(fā)的一種用于函數(shù)和應(yīng)用程序的簡單符號。函數(shù)式范式被許多編程語言和方言所采用，包括 Scheme、Common Lisp (CL) 和 Elixir。當(dāng)今許多領(lǐng)先的編程語言，包括 C#、Java、Javascript、PHP 和 Python，都支持函數(shù)式編程或使用 FP 中的函數(shù)。

二、函數(shù)式編程的優(yōu)點

a.模塊化--如前所述，函數(shù)式編程高度模塊化。這使得生成的代碼更簡短、更易讀。任何嘗試過解讀代碼的人都會欣賞這種簡潔性。

b.你可以在程序中實現(xiàn) lambda 算法，用它們來解決復(fù)雜的問題。

c.程序中包含許多函數(shù)式結(jié)構(gòu)，包括延遲映射、延遲評估和列表。

d.有些編程語言支持嵌套函數(shù)，這大大改善了代碼維護。

e.問題更容易發(fā)現(xiàn)和解決--FP 對純函數(shù)的依賴使得調(diào)試和單元測試更加容易。純函數(shù)還能防止代碼中出現(xiàn)混亂和錯誤問題。

f.支持并發(fā)安全性--如果兩個并發(fā)進程不試圖同時訪問相同的數(shù)據(jù)，代碼就是安全的。這種錯誤就是 "競賽條件"。由于純函數(shù)從不與程序的其他部分共享狀態(tài)，因此不會出現(xiàn)競賽條件。

三、面向?qū)ο缶幊膛c函數(shù)式編程的區(qū)別

面向?qū)ο缶幊膛c函數(shù)式編程之間有一些關(guān)鍵區(qū)別，其中之一就是命令式編程模型與聲明式編程模型。

OOP 使用命令式編程模型，這意味著解決問題所需的每一步總是要編碼一個函數(shù)。在編碼每個函數(shù)時，代碼本身決定了如何解決問題。這種模式并不依賴模型來解決問題，而是假設(shè)程序員知道解決問題所需的函數(shù)。由于 FP 使用聲明式編程模型，因此它依賴編程語言的基本概念來執(zhí)行必要的步驟，以實現(xiàn)預(yù)定義的結(jié)果。

命令式程序側(cè)重于逐步解決問題的過程，而聲明式程序側(cè)重于解決問題的結(jié)果。

另一個關(guān)鍵區(qū)別是可變性。OOP 使用可變數(shù)據(jù)，而 FP 使用不可變數(shù)據(jù)。可變對象在創(chuàng)建后可以修改(或移動)，而不可變對象則不能。在 FP 中，你需要創(chuàng)建一個對象副本，并使用該副本編寫代碼的其余部分。一般來說，不可變代碼更容易更新，更易于管理，也更容易測試和調(diào)試。由于變量是恒定的，因此也更容易理解和分析生成的代碼。許多程序員和軟件開發(fā)人員更喜歡使用 FP 模型。

歸根結(jié)底，哪種編程模式適合你取決于你要使用的應(yīng)用程序。OOP 最適合標準、簡單的項目，而 FP 最適合需要可擴展性和靈活性的項目。

四、6種最流行的函數(shù)式編程語言

1.Haskell

Haskel是一種通用的全函數(shù)式編程語言。每個函數(shù)都是數(shù)學(xué)意義上的純函數(shù)。它沒有語句或指令，只有不能改變變量(局部或全局)或訪問狀態(tài)(如隨機數(shù)或時間)的表達式。

2.Erlang

Erlang (Erlang/OTP) 是一種通用的并行和函數(shù)式編程語言。Erlang 廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)、計算機電話和即時通訊領(lǐng)域。

3.Clojure

Clojure 是 Java 平臺上的一種功能性動態(tài) Lisp 語言。它將高度組織化的基礎(chǔ)架構(gòu)與交互式腳本語言開發(fā)相結(jié)合。Clojure 是多線程編程的理想選擇。

4.Common Lisp

Common Lisp 是 Lisp 編程語言家族的后裔。它已被 ANSI 標準化，是一種多范式語言(支持函數(shù)式、過程式和面向?qū)ο缶幊谭妒降慕M合)。Common Lisp 還有一個強大的宏系統(tǒng)，允許程序員根據(jù)自己的應(yīng)用程序定制語言。

5.Scala

Scala 是一種通用編程語言，同時支持面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式編程。靜態(tài)類型有助于防止復(fù)雜應(yīng)用中的錯誤，而 Javascript 和 JVM 運行時允許程序員構(gòu)建由庫生態(tài)系統(tǒng)支持的動態(tài)系統(tǒng)。

6.Elixir

Elixir 是一種通用函數(shù)式編程語言，適用于創(chuàng)建可擴展和可維護的應(yīng)用程序。它使用 Erlang 虛擬機為具有低延遲和容錯能力的分布式系統(tǒng)提供動力。Elixir 廣泛應(yīng)用于嵌入式軟件、網(wǎng)絡(luò)開發(fā)、多媒體處理和其他應(yīng)用。

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