JavaScript函数式编程之深入理解纯函数

更多相关内容见博客 github.com/zhuanyongxi… 纯函数是函数式编程的基础,需要重点理解。

纯函数的概念:

纯函数是这样一种函数,即相同的输入,永远会得到相同的输出,而且没有任何可观察的副作用。

他的重点在于“相同的输入,永远会得到相同的输出”,后面所说的副作用也是为了满足这一点。

在详细说明纯函数之前,先讲两个其他的概念:可变数据类型和不可变数据类型。

我们知道,在JavaScript中,基本数据类型都是不可变的,他们只能被替换,不能被修改。例如当我们在对字符串进行操作的时候,我们并不能改变这个字符串本身。

var str = 'I am hero';
console.log(str.toUpperCase());	// "I AM HERO"
console.log(str);	//"I am hero"

我们能做的只有把返回的新字符串重新赋值给变量。

var str = 'I am hero';
str = str.toUpperCase();	// "I AM HERO"

而引用数据类型都是可变的,存在变量中的仅仅就是一个地址。对于可变特性,facebook的immutable.js做了针对性的强化处理,此外还有clojurescript这样更加彻底的方式。

为什么要说这两个概念呢?

先不说在JS运行的系统环境中可能会产生副作用,单单看这些可变的数据类型,就会增加我们写纯函数的难度,要十分注意,个别情况我们只能选择接受。

这样的话,在JS中,我们不妨把纯函数换一种方式理解,不要把它当做一个只有“完全满足要求”和“不满足要求”的标准,而要把它想象成一个范围,在这里有高低不同程度的纯函数。

如何理解“相同的输入,永远会得到相同的输出”

文章开头的纯函数的概念中的“永远”可能会让你疑惑,要把它放在词法作用域中考虑,也就是说不考虑再下次执行之前修改常量这一类的情况。

例一

var a = 5;
function A(b) {
  return a + b;
}
A(5);

A函数是一个纯函数吗?显然非常不纯,在程序执行的过程中,变量a很容易被修改,这就会导致每次调用A(5)的返回值改变。

例二

对例一稍作修改

const a = 5;
function A(b) {
  return a + b;
}
A(5);

这是纯函数,确定的输入,确定的输出。

例三

把例二数字常量换成对象

const obj = {id: 5};
function A(_obj) {
  return _obj.id;
}
A(obj);

函数A基本上是纯函数,为什么说是“基本上”?因为有极端情况如下

var obj = {
  get id() {
    return Math.random();
  }
}

注意,obj在传进函数A之前是确定的,getter是在取值的时候才会执行,但是返回的结果是不确定的,所以这个时候函数A就不是纯函数了。随机数和Date都会造成函数不纯,使用的时候要注意。

除此之外,由于对象是可变数据类型,我们在每次输入变量obj到函数A中时,并不具有绝对的自信会返回确定的值。可对于函数A来说,它只关心传进来的数据是什么,而对于那个数据来说,只要不是上面的极端情况,返回的是确定的值。

例四

const obj = {a: 5};
function A(b) {
  return obj.a + b;
}
A(5);

这个很明显很不纯,同例一,注意与例三的区别。

例五

对例四稍作修改

const obj = Object.freeze({a: 5});
function A(b) {
  return obj.a + b;
}
A(5);

这样就纯多了,可是需要注意的是,Object.freeze()这个方法无法冻结嵌套的对象,例如

const obj = Object.freeze({a: {a: 5}});
obj.a.a = 10;
function A(b) {
  return obj.a.a + b;
}
console.log(A(5));	// 15,不纯

例六

function foo(x) {
  return bar(x);
}

function bar(y) {
  return y + 1;
}

foo(1);

都纯。

例七

function A(a) {
  return function(b) {
    return a + b;
  }
}
var B = A(5);

函数A和函数B是纯函数吗?首先来看函数A,每次输入一个参数,都会得到一个用这个参数组成的函数,得到的函数是固定的,所以函数A是纯函数;再来看函数B虽然看起来好像使用了一个自己外部的变量a,而且这个变量a可能会经常改变,可是,函数B一定要在调用了函数A之后才能得到,并且得到了之后,变量a是无法改变的,这就很纯了。

即便在返回函数B之前修改了a,例如

例八

function A(a) {
  a = 0;
  return function(b) {
    return a + b;
  }
}
var B = A(5);

结论也是一样的。

可如果这样写

例九

function A(a) {
  return function(b) {
    return a = a + b;
  }
}
var B = A(5);

关于副作用,见《JavaScript函数式编程之副作用》

参考资料:

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