如何成為一名函數(shù)式程序員（I）
理解函數(shù)式編程概念是最重要，有時也是最難的一步。
學(xué)開車
在第一次學(xué)開車的時候，掙扎是難免的?？粗鴦e人開起來很簡單，但實際上比我們想象的要難一些。在爸媽的車里練習(xí)，直到對小區(qū)的路都熟悉了才敢開到路上去。在經(jīng)過反復(fù)的練習(xí)以及一些恐慌的時刻之后，我們終于學(xué)會了開車，拿到了駕照。
拿到駕照之后，我們會抓住所有的機會開車出去。一次一次，越來越嫻熟，我們也越來越自信。有一天我們不得不借別人的車出去，或者我們的車徹底壞了，不得不買一輛新的。這時候問題就來了，開一輛新車是怎樣的感覺？會和第一次開車的感覺一樣嗎？
這兩種感覺差老遠了。
第一次開車的時候，完全是陌生的感覺。雖然在此之前，我們坐過車，但都是以乘客的身份。開車就不一樣了，我們是坐在駕駛位子上，控制車里的各種東西。
在開第二輛車的時候，我們只是會問一些簡單的問題，比如鑰匙去哪了？燈在哪里？你怎么使用轉(zhuǎn)向燈，怎么調(diào)側(cè)視鏡？
之后就非常順利了。但是為什么這次就這么簡單呢？
這是因為新車和舊車很相像，基本的東西都一樣，幾乎在同樣的位置。
有些東西安裝的不一樣，可能增添了額外的特性（feature），在第一次甚至第二次開的時候都不會用到。最后我們也都了解了這些新特性，至少了解了我們關(guān)心的那些。
學(xué)習(xí)編程語言就有點像學(xué)車。第一次最難，但是一旦你學(xué)會了一種，之后的就簡單了。
當你開始學(xué)習(xí)第二種語言的時候，你會問一些這樣問題，比如“我如何創(chuàng)建一個模塊？你怎么搜索數(shù)組？substring 函數(shù)的參數(shù)是多少？”
在學(xué)習(xí)新語言的時候，你會變得自信，因為你會想到之前的語言，加了一些新的東西，學(xué)起來也容易些。
你的第一艘宇宙飛船
不管你這輩子是只開過一輛車還是開了幾十輛車，現(xiàn)在想象一下你要駕駛一艘宇宙飛船的情景。
如果你要駕駛飛船的話，你肯定不會期望曾經(jīng)開車的能力能夠幫到你。你得從零開始。（作為程序員，我們都是從0開始計數(shù)。）
開始訓(xùn)練的時候，你就已預(yù)想到在太空中是完全不一樣的，雖然物理空間不變，還是在同一宇宙中，但是駕駛飛船和開車完全是兩碼事。
這和學(xué)習(xí)函數(shù)式編程是類似的。編程就是在思考，函數(shù)式編程會教你如何以不同的方式思考。以至于，你之后再也沒法回到以前的思考方式。
將自己歸零
人們很喜歡說這句話，將自己歸零，這么說是有些道理的。學(xué)習(xí)函數(shù)式編程就像是從頭開始。不完全，但很貼切。如果你是希望一切都從頭學(xué)起的話，那是最好的。
看問題的角度正確了，才會有正確的預(yù)期；預(yù)期正確了，才不會在遇到難題的時候輕易放棄。
作為一名程序員，有各種各樣的事情，你已成習(xí)慣了，但是在函數(shù)式編程的時候是沒法做的。
就像在車里，你習(xí)慣從私人車道倒出來。但是在飛船里，根本就沒有倒擋?，F(xiàn)在你可能會想，“什么？沒倒擋？！沒倒擋，我TM怎么開？！”
沒倒擋就說明在飛船里根本不需要倒擋，因為飛船可以在三維空間里任人操作。一旦你理解了這點之后，你就不會再想著倒擋了。事實上，某一天，你會覺得車這東西真的是限制太多了。
學(xué)習(xí)函數(shù)式編程需要一段時間，要有耐心。
走出命令式編程的冰冷世界，溫柔地沉浸到函數(shù)式編程的暖春中。
在開始研究函數(shù)語言之前，下面的函數(shù)式編程概念對你會有所幫助。如果你已經(jīng)開始嘗試了，下面的編程概念會讓你有更全面的理解。
請花點時間向下讀，理解一下編碼示例。 最重要的就是你要理解它。
純潔性
當函數(shù)型程序員說起純度 純潔性的時候，他們指的是純函數(shù)。純函數(shù)是非常簡單的函數(shù)，只運行輸入的參數(shù)。
舉一個用Javascript寫的純函數(shù)例子：
var z = 10;
function add(x, y) {
return x + y;
}要注意的是add函數(shù)不會觸發(fā)z變量，不會從z開始讀取，也不會寫到z，只會讀取x和y（輸入值），返回加和結(jié)果。
這就是純函數(shù)。如果add函數(shù)訪問到z，那么它就不是純函數(shù)了。
下面是另一個函數(shù)：
function justTen() {
return 10;
}如果函數(shù)just Ten是純函數(shù)的話，那它只能返回一個常數(shù)。為什么？
因為我們還沒輸入任何東西。如果要變成一個純函數(shù)的話，是沒法訪問到輸入值以外的任何值的，所以唯一能返回的值就是個常數(shù)。
沒有參數(shù)的純函數(shù)無法運行，所以沒太大用處。如果just Ten定義為一個常數(shù)，那就更好了。
大多數(shù)有用的純函數(shù)都必須至少有一個參數(shù)。
看看這個函數(shù)：
function addNoReturn(x, y) {
var z = x + y
}這個函數(shù)不能返回任何值。添加x和y，得出變量z，但是不會返回任何值。
這是個純函數(shù)，因為它只處理輸入值。但是輸入了也沒有返回任何結(jié)果，所以這函數(shù)是無效的。
所有有效的純函數(shù)都必須返回一些值才行。
我們再看看第一個add函數(shù)：
function add(x, y) {
return x + y;
}
console.log(add(1, 2)); // prints 3
console.log(add(1, 2)); // still prints 3
console.log(add(1, 2)); // WILL ALWAYS print 3我們看到add(1,2)總是返回3。這并不奇怪，因為這個函數(shù)是純函數(shù)。如果add函數(shù)使用外部的值，那么就沒法預(yù)知結(jié)果了。
同樣的輸入，純函數(shù)得出的結(jié)果都是一樣的。
因為純函數(shù)是沒法改變?nèi)魏瓮獠孔兞康模韵旅孢@些函數(shù)都不是純函數(shù)：
writeFile(fileName);
updateDatabaseTable(sqlCmd);
sendAjaxRequest(ajaxRequest);
openSocket(ipAddress);這些函數(shù)都有副作用，當你調(diào)用的時候，文件和數(shù)據(jù)表都會改變，數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，或者調(diào)用OS套接，不僅僅是運行輸入值返回輸出值。所以永遠也沒法預(yù)判這些函數(shù)會返回什么東西。
純函數(shù)沒有副作用。
在命令式編程語言中，比如Javascript、Java和C#，副作用無處不在。這使得調(diào)試非常困難，因為在項目中一個變量隨處都可改變。所以當發(fā)現(xiàn)一個bug，這bug是因為一個變量在錯誤的時間被改成了錯誤的數(shù)值導(dǎo)致的，怎么找出來？到處找嗎？根本不行！
這時候，你可能會在想 “只有個純函數(shù)，我TM怎么辦？”
在函數(shù)式編程中，你不僅僅是寫純函數(shù)。
函數(shù)式編程無法徹底消除副作用，只能限定。因為各個項目要和真實的世界交互，每一個項目中某一部分必須是非純函數(shù)的。目標是最小化非純碼的數(shù)量，將其與其它的項目隔離開。
不變性
你還記得你第一次看到下面這些代碼的時候嗎？
var x = 1;
x = x + 1;是不是每個教你的人都告誡你忘記你在數(shù)學(xué)課上學(xué)的東西？在數(shù)學(xué)上，x是不可能等于x+1的。
但是在命令式編程中，x+1的意思是將x現(xiàn)在的值加上1，然后將值返回給x。
在函數(shù)式編程中，x = x + 1是非法的。所以你必須得記住你忘記的那一點點數(shù)學(xué)知識。
函數(shù)式編程中不存在變量。
存儲的值也叫作變量，但是他們都是常數(shù)，比如一旦x取了一個值，那它永遠就是這個值。
不用擔(dān)心，x通常是個局部變量，所以它的生命通常很短暫。但是在生命期中，它的值是無法改變的。
下面是EIm中的一個固定變量的例子，EIm是一種用于網(wǎng)頁開發(fā)的純函數(shù)式編程語言。
addOneToSum y z =
let
x = 1
in
x + y + z如果你對ML-Style語法不熟悉的話，我來解釋一下，addOneToSum是一個有兩個參數(shù)（y和z）的函數(shù)。
在let模塊內(nèi)，x綁定值為1，也就是它的值等于1。在函數(shù)退出或者更精確的說是當let模塊求值之后，x的生命就結(jié)束了。
在in模塊，計算包括let模塊定義的數(shù)值，也就是x。返回x + y + z的計算結(jié)果，更精確地說是，因為x = 1，返回1 + y + z這樣一個結(jié)果。
你肯定會又問“沒有變量，我TM到底該怎么做？！”
我們來想想什么時候要調(diào)整變量。一般有兩種情況：多值變化（比如：改變某個對象或記錄的一個值）和單值變化（比如：循環(huán)計數(shù)器）。
函數(shù)式編程通過利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)制值變化后的記錄（不用復(fù)制全部記錄）的方式高效地處理記錄中數(shù)值的變化。
函數(shù)式編程也是通過同樣地方式（即復(fù)制）解決單值變化。
是的，但是沒有循環(huán)。
你肯定又抓狂了：“什么？沒變量，現(xiàn)在又沒循環(huán)？！”
冷靜，不是不能進行循環(huán)，只是沒有特定的循環(huán)結(jié)構(gòu)，像for, while, do, repeat等。
函數(shù)式編程使用遞歸循環(huán)
下面是使用Javascript語言寫循環(huán)的兩種方式：
// simple loop construct
var acc = 0;
for (var i = 1; i <= 10; ++i)
acc += i;
console.log(acc); // prints 55
// without loop construct or variables (recursion)
function sumRange(start, end, acc) {
if (start > end)
return acc;
return sumRange(start + 1, end, acc + start)
}
console.log(sumRange(1, 10, 0)); // prints 55我們看看遞歸（一種函數(shù)方法）是怎樣通過自我調(diào)用一個new開始(start + 1) 和一個new累加器(acc + start)實現(xiàn)和 for循環(huán)一樣的結(jié)果的。遞歸不需要改變原先的值，而是使用舊值算出的新值。
不幸的是，即使你花了一點時間學(xué)習(xí)，在Javascript中也很難看到這個。有兩個原因：一是Javascript語法比較雜亂；二是你可能不習(xí)慣用遞歸的方式思考。
在EIm中，讀取更容易，理解也相應(yīng)的更容易：
sumRange start end acc =
if start > end then
acc
else
sumRange (start + 1) end (acc + start) 下面是運行過程：
sumRange 1 10 0 = -- sumRange (1 + 1) 10 (0 + 1)
sumRange 2 10 1 = -- sumRange (2 + 1) 10 (1 + 2)
sumRange 3 10 3 = -- sumRange (3 + 1) 10 (3 + 3)
sumRange 4 10 6 = -- sumRange (4 + 1) 10 (6 + 4)
sumRange 5 10 10 = -- sumRange (5 + 1) 10 (10 + 5)
sumRange 6 10 15 = -- sumRange (6 + 1) 10 (15 + 6)
sumRange 7 10 21 = -- sumRange (7 + 1) 10 (21 + 7)
sumRange 8 10 28 = -- sumRange (8 + 1) 10 (28 + 8)
sumRange 9 10 36 = -- sumRange (9 + 1) 10 (36 + 9)
sumRange 10 10 45 = -- sumRange (10 + 1) 10 (45 + 10)
sumRange 11 10 55 = -- 11 > 10 => 55
55你可能會覺得for循環(huán)更容易理解。然而，這是有爭議的，更可能是熟悉度的問題，非遞歸循環(huán)需要可變性，可變性這就糟糕了。
這里我沒有完全解釋不變性的好處，你可以到另一篇文章《為什么程序員需要限定》（Why Programmers Need Limits）中的Global Mutable State查看一下，會學(xué)到更多。
不變性一個明顯的好處就是如果你訪問了項目中的一個值，你只能讀取訪問，這意味著其他沒有人能改變這個值，即使是你。所以不會發(fā)生意外的變性。
另外，如果你的項目是多線程的，那么其它線程沒法讓你掛掉的。值是不變的，如果另一個線程要改變它，必須從舊的值里創(chuàng)建一個新值。
在20世紀90年代中期，我為生物危機（Creature Crunch）寫了個游戲引擎，最大的bug來源就是多線程問題。我很希望能夠重新了解不變性。但是我更在意是2x或4x速率CD-ROM驅(qū)動對游戲性能有啥區(qū)別。
不變性創(chuàng)建了更簡單安全的代碼。
