函數式編程的興衰與當前之崛起

本文做者： Eric Elliott

編譯：鬍子大哈

翻譯原文：huziketang.com/blog/posts/…

英文鏈接：The Rise and Fall and Rise of Functional Programming (Composing Software)

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本文是「組合式軟件」系列的一篇文章，從頭開始學習函數式編程和使用 JavaScript ES6+ 進行軟件編程。請繼續關注，後面還有不少相關內容。

在我 6 歲的時候，我天天花不少時間和我最好的朋友一塊兒打遊戲，他們家裏有不少電腦。對我來說它有種魔幻版不可抗拒的力量。有一天我忽然問我朋友：「咱們怎樣才能本身作一個遊戲呢？」

他也不知道，因此咱們一塊兒去問他的爸爸，叔叔從很高的架子上拿下來一本書：Basic。我也由此開始了個人編程之旅。後來大學都有代數這門課程，而我對它已經很熟悉了，由於編程裏面代數是基礎，處處都是代數。

組合式軟件的興起

在計算機科學剛剛起步的時候，不少計算機科學的理論都尚未落地。那時候有兩個偉大的計算機科學家：阿隆佐·丘奇和阿蘭·圖靈。他們創造了兩個不一樣的，可是具備同等效力的通用計算模型。兩個模型均可以計算任何能夠計算的東西（着重強調，「通用」）。

阿隆佐·丘奇發明了 λ 演算， λ 演算是基於函數應用的通用計算模型。阿蘭·圖靈則因圖靈機而廣爲人知。圖靈機定義了一個理論上的設備，它能夠控制條帶上的符號。他們合做證實了 λ 演算和圖靈機是功能等價的。

λ 演算所有都是關於函數組合。函數組合在軟件開發中是很是富有表現力和說服力的。本文中，咱們會討論函數組合在軟件設計中的重要性。

這裏有三點關於 λ 演算的特殊說明：

1. 函數一般是匿名的。在 JavaScript 中，const sum = (x, y) => x + y 的右邊是匿名函數，即 (x, y) => x + y。
2. λ 演算中的函數只接受單一輸入，它是一元的。若是你須要傳遞多參數，函數會接受第一個輸入而且返回一個新的函數來接受第二個參數，以此類推。一個 n 元函數 (x, y) => x + y 能夠表達爲一個一元函數：x => y => x + y。這種 n 元函數到一元函數的轉化叫作柯里化。
3. 函數是一級的。意思是說一個函數能夠做爲另外一個函數的輸入，而且一個函數能夠返回另外一個函數。

這些特徵一塊兒構成了簡單且容易理解的規則，在組合式軟件中使用函數做爲主要編碼單元。在 JavaScript 中，匿名函數和柯里化函數都是可選特徵，也就是說 JavaScript 支持 λ 演算的主要特徵可是並不強制使用。

經典的函數組合是把一個函數的輸出做爲另外一個函數的輸入，例以下面的組合：

f·g複製代碼

能夠寫成：

compose2 = f => g => x => f(g(x))複製代碼

下面是如何使用它：

double = n => n * 2
    inc = n => n + 1
    compose2(double)(inc)(3)複製代碼

compose2() 函數接受 double 函數做爲第一個參數，inc 函數做爲第二個參數，最後應用參數 3 到這兩個函數組合上。再看一下 compose2() 的聲明，f 是 double()，g 是 inc()，x 是 3。函數調用 compose2(double)(inc)(3)，其實是三個不一樣的函數調用：

1. 首先傳遞 double 返回一個新函數 1；
2. 新函數 1 以 inc 爲參數而且返回一個新函數 2；
3. 新函數 2 以 3 爲參數而且計算 f(g(x))，即 double(inc(3))；
4. x=3 傳遞給 inc()；
5. inc(3) 計算結果是 4;
6. double(4) 計算結果是 8；
7. 最終返回結果是 8。

組合式軟件的過程能夠用函數組合圖來表達，看下面代碼：

append = s1 => s2 => s1 + s2
    append('Hello, ')('world!')複製代碼

能夠用圖來模擬表示：

λ 演算對軟件設計的影響是深遠的，直到大約 1980 年，計算機科學界不少有影響力的品牌，都是採用函數組合的方式來開發本身的軟件。Lisp 是 1958 年發明的，它深受 λ 演算的影響。直到今天，Lisp 是依舊廣爲使用的第二大歷史悠久的語言。

我是經過 AutoLISP 知道的 Lisp，AutoLISP 是在最流行的電腦輔助設計（CAD）軟件——AutoCAD，中使用的腳本語言。AutoCAD 太流行了，使得其餘全部的 CAD 應用幾乎都支持 AutoLISP 以保持其兼容性。Lisp 依然可以在計算機科學課程中廣爲使用有三個主要緣由：

1. Lisp 很是簡單，基本上能夠在一天以內學習完它的基本語法和語義；
2. Lisp 基本上所有是函數組合，函數組合來作應用架構的方式很是優雅；
3. 我所知道的最好的計算機科學課本使用Lisp：計算機程序的結構和解釋

組合式軟件的沒落

在 1970 到 1980 年期間，軟件開發的方式開始發生變化，簡單的組合式開發再也不受寵。出現了面向對象編程，它基於組件封裝和信息傳遞的思想，在當時是很是先進的。代碼經過繼承來實現複用，繼承關係是一種叫作 is-a 的關係。

函數式編程逐漸被邊緣化，被拋棄到學術界和非主流的場外。在 1990 — 2010 年期間對三種人造成了甜蜜的困擾，一種是編程極客，一種是大學教授，一種是逃離了 Java 思想強制灌輸的幸運的學生。而對於咱們來說，這 30 年的軟件開發有一點噩夢般的感受，黑暗的年代。

組合式編程的從新崛起

2010 年左右，有個巨大的變化：JavaScript 爆發了。在 2006 年之前，JavaScript 一直被認爲是一種玩具式的編程語言，能夠在瀏覽器中作一些很可愛的動畫，可是在這背後隱藏着潛力巨大的特色，即 λ 演算的重要特徵。人們開始逐漸在私下裏談論「函數式編程」。

到 2015 年，用函數組合來開發軟件從新開始流行起來。爲了簡化使用，JavaScript 規範也作了 10 年以來的首次重大升級，增長了箭頭函數。箭頭函數使建立和使用函數、柯里化和 λ 演算變得很容易。

箭頭函數對於 JavaScript 函數式編程的爆發起到了推進劑的做用。如今不多看到那種不用函數式編程的大型應用了。

組合的方式能夠簡潔清晰地描述軟件的行爲，把一些小的、肯定性的函數組合成大的組件，進而造成軟件，這樣的軟件很容易組織、理解、調試、擴展、測試和維護。

在讀接下來文章的時候，但願你能經過例子本身動手作實驗。回想一下當本身仍是的孩子的時候，把一些東西拆開，本身再學着組裝、拼接。從新找回童年探索事物的感受，但願你能享受這個過程。

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