如果你剛剛開(kāi)始學(xué)習(xí)編程，那么你可能很難決定首先學(xué)習(xí)哪種編程范例和語(yǔ)言。如果你想學(xué)習(xí)與當(dāng)今技術(shù)環(huán)境相關(guān)的編程范式，不妨考慮函數(shù)式編程。這是一種更簡(jiǎn)單、更干凈、更可預(yù)測(cè)的代碼創(chuàng)建方式。生成的代碼也更易于測(cè)試和維護(hù)。但究竟什么是函數(shù)式編程?請(qǐng)繼續(xù)閱讀，進(jìn)一步了解這種編程范式吧!

一、什么是函數(shù)式編程?

函數(shù)式編程(FP)是一種使用純函數(shù)創(chuàng)建可維護(hù)軟件的軟件開(kāi)發(fā)方法。換句話說(shuō)，程序是通過(guò)實(shí)現(xiàn)和組合函數(shù)來(lái)創(chuàng)建的。函數(shù)式編程通過(guò)使用變量、參數(shù)和返回值等函數(shù)來(lái)創(chuàng)建優(yōu)雅簡(jiǎn)潔的代碼，從而利用語(yǔ)言支持的優(yōu)勢(shì)。FP 還使用不可變數(shù)據(jù)，避免共享狀態(tài)等概念。這與使用變量數(shù)據(jù)和共享狀態(tài)的面向?qū)ο缶幊?OOP)形成鮮明對(duì)比。

函數(shù)式編程語(yǔ)言側(cè)重于聲明和表達(dá)式，而不是執(zhí)行操作。函數(shù)也被視為一等公民，這意味著它們可以作為參數(shù)傳遞，由其他函數(shù)返回，也可以附加到名稱(chēng)中。FP 注重結(jié)果而非過(guò)程，不支持循環(huán)運(yùn)算符和條件運(yùn)算符(如 if-else)等迭代運(yùn)算。

FP 由 lambda 微積分(λ-calculus)演變而來(lái)，這是數(shù)學(xué)家 Alonzo Church 在 20 世紀(jì) 30 年代開(kāi)發(fā)的一種用于函數(shù)和應(yīng)用程序的簡(jiǎn)單符號(hào)。函數(shù)式范式被許多編程語(yǔ)言和方言所采用，包括 Scheme、Common Lisp (CL) 和 Elixir。當(dāng)今許多領(lǐng)先的編程語(yǔ)言，包括 C#、Java、JavaScript、PHP 和 Python，都支持函數(shù)式編程或使用 FP 中的函數(shù)。

二、函數(shù)式編程的優(yōu)點(diǎn)

a.模塊化--如前所述，函數(shù)式編程高度模塊化。這使得生成的代碼更簡(jiǎn)短、更易讀。任何嘗試過(guò)解讀代碼的人都會(huì)欣賞這種簡(jiǎn)潔性。

b.你可以在程序中實(shí)現(xiàn) lambda 算法，用它們來(lái)解決復(fù)雜的問(wèn)題。

c.程序中包含許多函數(shù)式結(jié)構(gòu)，包括延遲映射、延遲評(píng)估和列表。

d.有些編程語(yǔ)言支持嵌套函數(shù)，這大大改善了代碼維護(hù)。

e.問(wèn)題更容易發(fā)現(xiàn)和解決--FP 對(duì)純函數(shù)的依賴(lài)使得調(diào)試和單元測(cè)試更加容易。純函數(shù)還能防止代碼中出現(xiàn)混亂和錯(cuò)誤問(wèn)題。

f.支持并發(fā)安全性--如果兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程不試圖同時(shí)訪問(wèn)相同的數(shù)據(jù)，代碼就是安全的。這種錯(cuò)誤就是 "競(jìng)賽條件"。由于純函數(shù)從不與程序的其他部分共享狀態(tài)，因此不會(huì)出現(xiàn)競(jìng)賽條件。

三、面向?qū)ο缶幊膛c函數(shù)式編程的區(qū)別

面向?qū)ο缶幊膛c函數(shù)式編程之間有一些關(guān)鍵區(qū)別，其中之一就是命令式編程模型與聲明式編程模型。

OOP 使用命令式編程模型，這意味著解決問(wèn)題所需的每一步總是要編碼一個(gè)函數(shù)。在編碼每個(gè)函數(shù)時(shí)，代碼本身決定了如何解決問(wèn)題。這種模式并不依賴(lài)模型來(lái)解決問(wèn)題，而是假設(shè)程序員知道解決問(wèn)題所需的函數(shù)。由于 FP 使用聲明式編程模型，因此它依賴(lài)編程語(yǔ)言的基本概念來(lái)執(zhí)行必要的步驟，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定義的結(jié)果。

命令式程序側(cè)重于逐步解決問(wèn)題的過(guò)程，而聲明式程序側(cè)重于解決問(wèn)題的結(jié)果。

另一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別是可變性。OOP 使用可變數(shù)據(jù)，而 FP 使用不可變數(shù)據(jù)。可變對(duì)象在創(chuàng)建后可以修改(或移動(dòng))，而不可變對(duì)象則不能。在 FP 中，你需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)對(duì)象副本，并使用該副本編寫(xiě)代碼的其余部分。一般來(lái)說(shuō)，不可變代碼更容易更新，更易于管理，也更容易測(cè)試和調(diào)試。 由于變量是恒定的，因此也更容易理解和分析生成的代碼。許多程序員和軟件開(kāi)發(fā)人員更喜歡使用 FP 模型。

歸根結(jié)底，哪種編程模式適合你取決于你要使用的應(yīng)用程序。OOP 最適合標(biāo)準(zhǔn)、簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，而 FP 最適合需要可擴(kuò)展性和靈活性的項(xiàng)目。

四、6種最流行的函數(shù)式編程語(yǔ)言

1.Haskell

Haskel是一種通用的全函數(shù)式編程語(yǔ)言。每個(gè)函數(shù)都是數(shù)學(xué)意義上的純函數(shù)。它沒(méi)有語(yǔ)句或指令，只有不能改變變量(局部或全局)或訪問(wèn)狀態(tài)(如隨機(jī)數(shù)或時(shí)間)的表達(dá)式。

2.Erlang

Erlang (Erlang/OTP) 是一種通用的并行和函數(shù)式編程語(yǔ)言。Erlang 廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)、計(jì)算機(jī)電話和即時(shí)通訊領(lǐng)域。

3.Clojure

Clojure 是 Java 平臺(tái)上的一種功能性動(dòng)態(tài) Lisp 語(yǔ)言。它將高度組織化的基礎(chǔ)架構(gòu)與交互式腳本語(yǔ)言開(kāi)發(fā)相結(jié)合。Clojure 是多線程編程的理想選擇。

4.Common Lisp

Common Lisp 是 Lisp 編程語(yǔ)言家族的后裔。 它已被 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)化，是一種多范式語(yǔ)言(支持函數(shù)式、過(guò)程式和面向?qū)ο缶幊谭妒降慕M合)。 Common Lisp 還有一個(gè)強(qiáng)大的宏系統(tǒng)，允許程序員根據(jù)自己的應(yīng)用程序定制語(yǔ)言。

5.Scala

Scala 是一種通用編程語(yǔ)言，同時(shí)支持面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式編程。靜態(tài)類(lèi)型有助于防止復(fù)雜應(yīng)用中的錯(cuò)誤，而 JavaScript 和 JVM 運(yùn)行時(shí)允許程序員構(gòu)建由庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)支持的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。

6.Elixir

Elixir 是一種通用函數(shù)式編程語(yǔ)言，適用于創(chuàng)建可擴(kuò)展和可維護(hù)的應(yīng)用程序。 它使用 Erlang 虛擬機(jī)為具有低延遲和容錯(cuò)能力的分布式系統(tǒng)提供動(dòng)力。Elixir 廣泛應(yīng)用于嵌入式軟件、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)、多媒體處理和其他應(yīng)用。

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