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征服 JavaScript 面试:什么是函数组合

网络埋伏纪事 · 2016-12-28翻译 · 1856阅读 原文链接

Google 数据中心管道 — Jorge Jorquera — (CC-BY-NC-ND-2.0)

“征服 JavaScript 面试”是我写的一系列文章,来帮助面试者准备他们在面试 JavaScript 中、高级职位中将可能会遇到的一些问题。这些问题我自己在面试中也经常会问。

函数式编程正在接管 JavaScript 世界。就在几年前,只有少数 JavaScript 程序员知道函数式编程是什么。然而,在过去 3 年内,我所看到的每个大型应用程序代码库都大量用到了函数式编程理念。

函数组合就是组合两到多个函数来生成一个新函数的过程。将函数组合在一起,就像将一连串管道扣合在一起,让数据流过一样。

简而言之,函数 fg 的组合可以被定义为 f(g(x)),从内到外(从右到左)求值。也就是说,求值顺序是:

  1. x

  2. g

  3. f

下面我们在代码中更近距离观察一下这个概念。假如你想把用户的全名转换为 URL Slug,给每个用户一个个人信息页面。为了实现此需求,你需要经历一连串的步骤:

  1. 将姓名根据空格分拆(split)到一个数组中

  2. 将姓名映射(map)为小写

  3. 用破折号连接(join)

  4. 编码 URI 组件

如下是一个简单的实现:

const toSlug = input => encodeURIComponent(
  input.split(' ')
    .map(str => str.toLowerCase())
    .join('-')
);

还不赖...但是假如我告诉你可读性还可以更强一点会怎么样呢?

假设每个操作都有一个对应的可组合的函数。上述代码就可以被写为:

const toSlug = input => encodeURIComponent(
  join('-')(
    map(toLowerCase)(
      split(' ')(
        input
      )
    )
  )
);

console.log(toSlug('JS Cheerleader')); // 'js-cheerleader'

这看起来比我们的第一次尝试更难读懂,但是先忍一下,我们就要解决。

为了实现上述代码,我们将组合几种常用的工具,比如 split()join()map()。如下是实现:

const curry = fn => (...args) => fn.bind(null, ...args);

const map = curry((fn, arr) => arr.map(fn));

const join = curry((str, arr) => arr.join(str));

const toLowerCase = str => str.toLowerCase();

const split = curry((splitOn, str) => str.split(splitOn));

除了 toLowerCase() 外,所有这些函数经产品测试的版本都可以从 Lodash/fp 中得到。可以像这样导入它们:

import { curry, map, join, split } from 'lodash/fp';

也可以像这样导入:

const curry = require('lodash/fp/curry');
const map = require('lodash/fp/map');
//...

这里我偷了点懒。注意这个 curry 从技术上来说,并不是一个真正的柯里化函数。真正的柯里化函数总会生成一个一元函数。这里的 curry 只是一个偏函数应用。请参考“柯里化和偏函数应用之间的区别是什么?”这篇文章。不过,这里只是为了演示用途,我们就把它当作一个真正的柯里化函数好了。

回到我们的 toSlug() 实现,这里有一些东西真的让我很烦:

const toSlug = input => encodeURIComponent(
  join('-')(
    map(toLowerCase)(
      split(' ')(
        input
      )
    )
  )
);

console.log(toSlug('JS Cheerleader')); // 'js-cheerleader'

对我来说,这里的嵌套太多了,读起来有点让人摸不着头脑。我们可以用一个会自动组合这些函数的函数来扁平化嵌套,就是说,这个函数会从一个函数得到输出,并自动将它传递给下一个函数作为输入,直到得到最终值为止。

细想一下,好像数组中有一个函数可以做差不多的事情。这个函数就是 reduce(),它用一系列值为参数,对每个值应用一个函数,最后累加成一个结果。值本身也可以函数。但是 reduce() 是从左到右递减,为了匹配上面的组合行为,我们需要它从右到左缩减。

好事情是刚好数组也有一个 reduceRight() 方法可以干这事:

const compose = (...fns) => x => fns.reduceRight((v, f) => f(v), x);

.reduce() 一样,数组的 .reduceRight() 方法带有一个 reducer 函数和一个初始值(x)为参数。我们可以用它从右到左迭代数组,将函数依次应用到每个数组元素上,最后得到累加值(v)。

compose,我们就可以不需要嵌套来重写上面的组合:

const toSlug = compose(
  encodeURIComponent,
  join('-'),
  map(toLowerCase),
  split(' ')
);

console.log(toSlug('JS Cheerleader')); // 'js-cheerleader'

当然,lodash/fp 也提供了 compose()

import { compose } from 'lodash/fp';

或者:

const compose = require('lodash/fp/compose');

当以数学形式的组合从内到外的角度来思考时,compose 是不错的。不过,如果想以从左到右的顺序的角度来思考,又该怎么办呢?

还有另外一种形式,通常称为 pipe()。Lodash 称之为 flow():

const pipe = (...fns) => x => fns.reduce((v, f) => f(v), x);

const fn1 = s => s.toLowerCase();
const fn2 = s => s.split('').reverse().join('');
const fn3 = s => s + '!'

const newFunc = pipe(fn1, fn2, fn3);
const result = newFunc('Time'); // emit!

可以看到,这个实现与 compose() 几乎完全一样。唯一的不同之处是,这里是用 .reduce(),而不是 .reduceRight(),即是从左到右缩减,而不是从右到左。

下面我们来看看用 pipe() 实现的 toSlug() 函数:

const toSlug = pipe(
  split(' '),
  map(toLowerCase),
  join('-'),
  encodeURIComponent
);

console.log(toSlug('JS Cheerleader')); // 'js-cheerleader'

对于我来说,这要更容易读懂一些。

骨灰级的函数式程序员用函数组合定义他们的整个应用程序。而我经常用它来消除临时变量。仔细看看 pipe() 版本的 toSlug(),你会发现一些特殊之处。

在命令式编程中,在一些变量上执行转换时,在转换的每个步骤中都会找到对变量的引用。而上面的 pipe() 实现是用无点的风格写的,就是说完全找不到它要操作的参数。

我经常将管道(pipe)用在像单元测试和 Redux 状态 reducer 这类事情上,用来消除中间变量。中间变量的存在只用来保存一个操作到下一个操作之间的临时值。

这玩意开始听起来会比较古怪,不过随着你用它练习,会发现在函数式编程中,你是在和相当抽象、广义的函数打交道,而在这样的函数中,事物的名称没那么重要。名称只会碍事。你会开始把变量当作是多余的样板。

就是说,我认为无点风格可能会被用过头。它可能会变得太密集,较难理解。但是如果你搞糊涂了,这里有一个小窍门...你可以利用 flow 来跟踪是怎么回事:

const trace = curry((label, x) => {
  console.log(`== ${ label }:  ${ x }`);
  return x;
});

如下是你用它来跟踪的方法:

const toSlug = pipe(
  trace('input'),
  split(' '),
  map(toLowerCase),
  trace('after map'),
  join('-'),
  encodeURIComponent
);

console.log(toSlug('JS Cheerleader'));
// '== input:  JS Cheerleader'
// '== after map:  js,cheerleader'
// 'js-cheerleader'

trace() 只是更通用的 tap() 的一种特殊形式,它可以让你对流过管道的每个值执行一些行为。明白了么?管道(Pipe)?水龙头(Tap)?可以像下面这样编写 tap()

const tap = curry((fn, x) => {
  fn(x);
  return x;
});

现在你可以看到为嘛 trace() 只是一个特殊情况下的 tap() 了:

const trace = label => {
  return tap(x => console.log(`== ${ label }:  ${ x }`));
};

你应该开始对函数式编程是什么样子,以及偏函数应用柯里化如何与函数组合协作,来帮助你编写可读性更强的程序有点感觉了。

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