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JavaScript 函数式编程技巧 - 柯里化

作为函数式编程语言,JS带来了很多语言上的有趣特性,比如柯里化和反柯里化。

这里可以对照另外一篇介绍 JS 反柯里化 的文章一起看~

1. 简介

柯里化(Currying),又称部分求值(Partial Evaluation),是把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数,并且返回接受余下的参数而且返回结果的新函数的技术。

核心思想是把多参数传入的函数拆成单参数(或部分)函数,内部再返回调用下一个单参数(或部分)函数,依次处理剩余的参数。

按照Stoyan Stefanov --《JavaScript Pattern》作者 的说法,所谓“柯里化”就是使函数理解并处理部分应用

柯里化有3个常见作用:

  1. 参数复用
  2. 提前返回
  3. 延迟计算/运行

talk is cheap,看看怎么实现吧~

2. 实现

2.1 通用实现

一个通用实现:

function currying(fn, ...rest1) {
  return function(...rest2) {
    return fn.apply(null, rest1.concat(rest2))
  }
}
复制代码

注意这里concat接受非数组元素参数将被当做调用者的一个元素传入

用它将一个sayHello函数柯里化试试:

function sayHello(name, age, fruit) {
  console.log(console.log(`我叫 ${name},我 ${age} 岁了, 我喜欢吃 ${fruit}`))
}

const curryingShowMsg1 = currying(sayHello, '小明')
curryingShowMsg1(22, '苹果')            // 我叫 小明,我 22 岁了, 我喜欢吃 苹果

const curryingShowMsg2 = currying(sayHello, '小衰', 20)
curryingShowMsg2('西瓜')               // 我叫 小衰,我 20 岁了, 我喜欢吃 西瓜
复制代码

嘻嘻,感觉还行~

2.2 高阶柯里化函数

以上柯里化函数已经能解决一般需求了,但是如果要多层的柯里化总不能不断地进行currying函数的嵌套吧,我们希望经过柯里化之后的函数每次只传递一个或者多个参数,那该怎么做呢:

function curryingHelper(fn, len) {
  const length = len || fn.length  // 第一遍运行length是函数fn一共需要的参数个数,以后是剩余所需要的参数个数
  return function(...rest) {
    return rest.length >= length    // 检查是否传入了fn所需足够的参数
        ? fn.apply(this, rest)
        : curryingHelper(currying.apply(this, [fn].concat(rest)), length - rest.length)        // 在通用currying函数基础上
  }
}

function sayHello(name, age, fruit) { console.log(`我叫 ${name},我 ${age} 岁了, 我喜欢吃 ${fruit}`) }    

const betterShowMsg = curryingHelper(sayHello)
betterShowMsg('小衰', 20, '西瓜')      // 我叫 小衰,我 20 岁了, 我喜欢吃 西瓜
betterShowMsg('小猪')(25, '南瓜')      // 我叫 小猪,我 25 岁了, 我喜欢吃 南瓜
betterShowMsg('小明', 22)('倭瓜')      // 我叫 小明,我 22 岁了, 我喜欢吃 倭瓜
betterShowMsg('小拽')(28)('冬瓜')      // 我叫 小拽,我 28 岁了, 我喜欢吃 冬瓜
复制代码

如此实现一个高阶的柯里化函数,使得柯里化一个函数的时候可以不用嵌套的currying,当然是因为把嵌套的地方放到了curryingHelper里面进行了...-。-

2.3 疯狂柯里化函数

尽管柯里化函数已经很牛了,但是它也让你必须花费点小心思在你所定义函数的参数顺序上。在一些函数式编程语言中,会定义一个特殊的“占位变量”。通常会指定下划线来干这事,如果作为一个函数的参数被传入,就表明这个是可以“跳过的”,是尚待指定的参数。比如:

var sendAjax = function (url, data, options) { /* ... */ }
var sendPost = function (url, data) {                    // 当然可以这样
    return sendAjax(url, data, { type: "POST", contentType: "application/json" })
}
// 也可以使用下划线来指定未确定的参数
var sendPost = sendAjax( _ , _ , { type: "POST", contentType: "application/json" })        
复制代码

JS不具备这样的原生支持,可以使用一个全局占位符变量const _ = { }并且通过===来判断是否是占位符,当然你如果使用了lodash的话可以使用别的符号代替。那么可以这样改造柯里化函数:

const _ = {}
function crazyCurryingHelper(fn, length, args, holes) {
  length = length || fn.length    // 第一遍是fn所需的参数个数,以后是
  args = args || []
  holes = holes || []
  
  return function(...rest) {
    let _args = args.slice(),
        _holes = holes.slice(),
        argLength = _args.length,        // 存储接收到的args和holes的长度
        holeLength = _holes.length,
        arg, i = 0
    for (; i < rest.length; i++) {
      arg = rest[i]
      if (arg === _ && holeLength) {
        holeLength--                      // 循环_holes的位置
        _holes.push(_holes.shift())      // _holes最后一个移到第一个
      } else if (arg === _) {
        _holes.push(argLength + i)          // 存储_hole就是_的位置
      } else if (holeLength) {              // 是否还有没有填补的hole
        holeLength--
        _args.splice(_holes.shift(), 0, arg)           // 在参数列表指定hole的地方插入当前参数
      } else {
        _args.push(arg)            // 不需要填补hole,直接添加到参数列表里面
      }
    }
    
    return _args.length >= length                          // 递归的进行柯里化
        ? fn.apply(this, _args)
        : crazyCurryingHelper.call(this, fn, length, _args, _holes)
  }
}

function sayHello(name, age, fruit) { console.log(`我叫 ${name},我 ${age} 岁了, 我喜欢吃 ${fruit}`) }

const betterShowMsg = crazyCurryingHelper(sayHello)
betterShowMsg(_, 20)('小衰', _, '西瓜')          // 我叫 小衰,我 20 岁了, 我喜欢吃 西瓜
betterShowMsg(_, _, '南瓜')('小猪')(25)          // 我叫 小猪,我 25 岁了, 我喜欢吃 南瓜
betterShowMsg('小明')(_, 22)(_, _, '倭瓜')          // 我叫 小明,我 22 岁了, 我喜欢吃 倭瓜
betterShowMsg('小拽')(28)('冬瓜')          // 我叫 小拽,我 28 岁了, 我喜欢吃 冬瓜
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牛B闪闪

3. 柯里化的常见用法

3.1 参数复用

通过柯里化方法,缓存参数到闭包内部参数,然后在函数内部将缓存的参数与传入的参数组合后apply/bind/call给函数执行,来实现参数的复用,降低适用范围,提高适用性。

参看以下栗子,官员无论添加后续老婆,都能和合法老婆组合,通过柯里化方法,getWife方法就无需添加多余的合法老婆...

var currying = function(fn) {
  var args = [].slice.call(arguments, 1)      // fn 指官员消化老婆的手段,args 指的是那个合法老婆
  return function(...rest) {
    var newArgs = args.concat(...rest)        // 已经有的老婆和新搞定的老婆们合成一体,方便控制
    return fn.apply(null, newArgs)        // 这些老婆们用 fn 这个手段消化利用,完成韦小宝前辈的壮举并返回
  }
}

var getWife = currying(function() {
  console.log([...arguments].join(';'))          // allwife 就是所有的老婆的,包括暗渡陈仓进来的老婆
}, '合法老婆')

getWife('老婆1', '老婆2', '老婆3')      // 合法老婆;老婆1;老婆2;老婆3
getWife('超越韦小宝的老婆')             // 合法老婆;超越韦小宝的老婆
getWife('超级老婆')                    // 合法老婆;超级老婆
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3.2 提高适用性

通用函数解决了兼容性问题,但同时也会再来,使用的不便利性,不同的应用场景往,要传递很多参数,以达到解决特定问题的目的。有时候应用中,同一种规则可能会反复使用,这就可能会造成代码的重复性。

// 未柯里化前
function square(i) { return i * i; }
function dubble(i) { return i * 2; }
function map(handler, list) { return list.map(handler); }

map(square, [1, 2, 3, 4, 5]);        // 数组的每一项平方
map(square, [6, 7, 8, 9, 10]);
map(dubble, [1, 2, 3, 4, 5]);        // 数组的每一项加倍
map(dubble, [6, 7, 8, 9, 10]);
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同一规则重复使用,带来代码的重复性,因此可以使用上面的通用柯里化实现改造一下:

// 柯里化后
function square(i) { return i * i; }
function dubble(i) { return i * 2; }
function map(handler, ...list) { return list.map(handler); }

var mapSQ = currying(map, square);
mapSQ([1, 2, 3, 4, 5]);
mapSQ([6, 7, 8, 9, 10]);

var mapDB = currying(map, dubble);
mapDB([1, 2, 3, 4, 5]);
mapDB([6, 7, 8, 9, 10]);
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可以看到这里柯里化方法的使用和偏函数比较类似,顺便回顾一下偏函数~

偏函数是创建一个调用另外一个部分(参数或变量已预制的函数)的函数,函数可以根据传入的参数来生成一个真正执行的函数。比如:

const isType = function(type) {
  return function(obj) {
    return Object.prototype.toString.call(obj) === `[object ${type}]`
  }
}
const isString = isType('String')
const isFunction = isType('Function')
复制代码

这样就用偏函数快速创建了一组判断对象类型的方法~

偏函数固定了函数的某个部分,通过传入的参数或者方法返回一个新的函数来接受剩余的参数,数量可能是一个也可能是多个 柯里化是把一个有n个参数的函数变成n个只有1个参数的函数,例如:add = (x, y, z) => x + y + zcurryAdd = x => y => z => x + y + z 当偏函数接受一个参数并且返回了一个只接受一个参数的函数,与两个接受一个参数的函数curry()()的柯里化函数,这时候两个概念类似。(个人理解不知道对不对)

3.3 延迟执行

柯里化的另一个应用场景是延迟执行。不断的柯里化,累积传入的参数,最后执行。例如累加:

const curryAdd = function(...rest) {
  const _args = rest
  return function cb(...rest) {
    if (rest.length === 0) {
      return _args.reduce((sum, single) => sum += single)
    } else {
      _args.push(...rest)
      return cb
    }
  }
}()                        // 为了保存添加的数,这里要返回一个闭包
curryAdd(1)
curryAdd(2)
curryAdd(3)
curryAdd(4)
curryAdd()               // 最后计算输出:10
复制代码

更通用的写法,将处理函数提取出来:

const curry = function(fn) {
  const _args = []
  return function cb(...rest) {
    if (rest.length === 0) {
      return fn.apply(this, _args)
    }
    _args.push(...rest)
    return cb
  }
}

const curryAdd = curry((...T) => 
  T.reduce((sum, single) => sum += single)
)
curryAdd(1)
curryAdd(2)
curryAdd(3)
curryAdd(4)
curryAdd()               // 最后计算输出:10
复制代码

4. Function.prototype.bind 方法也是柯里化应用

与 call/apply 方法直接执行不同,bind 方法将第一个参数设置为函数执行的上下文,其他参数依次传递给调用方法(函数的主体本身不执行,可以看成是延迟执行),并动态创建返回一个新的函数, 这符合柯里化特点。

var foo = {x: 888};
var bar = function () {
    console.log(this.x);
}.bind(foo);              // 绑定
bar();                    // 888
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下面是一个 bind 函数的模拟,testBind 创建并返回新的函数,在新的函数中将真正要执行业务的函数绑定到实参传入的上下文,延迟执行了。

Function.prototype.testBind = function(scope) {
  return () => this.apply(scope)
}
var foo = { x: 888 }
var bar = function() {
  console.log(this.x)
}.testBind(foo)              // 绑定
bar()                    // 888
复制代码

网上的帖子大多深浅不一,甚至有些前后矛盾,在下的文章都是学习过程中的总结,如果发现错误,欢迎留言指出~

参考:

  1. JS高级程序设计
  2. JS中的柯里化(currying)
  3. 前端开发者进阶之函数柯里化Currying
  4. 浅析 JavaScript 中的 函数 currying 柯里化
  5. 掌握JavaScript函数的柯里化
  6. 函数式JavaScript(4):函数柯里化

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