Ruby 函數(shù)式編程

Ruby雖然是一個(gè)完全面向?qū)ο蟮恼Z言,但是在它的發(fā)展過程中,也在不斷的借鑒函數(shù)式編程的思想,來幫助改進(jìn)語言的特性。其中最具代表性的就是block塊,它就是Ruby世界中的匿名函數(shù)。那么為什么Ruby要不斷的引入一些,函數(shù)式編程語言的特性呢,以及它都已經(jīng)支持了哪些特性,本文就這一話題來聊一聊。

為何函數(shù)式

隨著摩爾定律的失效,以及多核CPU的發(fā)展,如何高效的利用多核CPU的性能,已經(jīng)是編程語言領(lǐng)域的一個(gè)重要話題了,想要利用多核性能,那么就必須很好的支持并發(fā),但是目前主流的面向?qū)ο笳Z言,并不是為并行而生的(面向?qū)ο笳Z言最早是設(shè)計(jì)用于GUI編程的),比如多線程中的數(shù)據(jù)可變性帶來的問題,而在函數(shù)式編程,所以狀態(tài)都是不可變的,所以就不會(huì)出現(xiàn)這種問題。還有函數(shù)是確定抽象并且構(gòu)建函數(shù),再利用函數(shù),構(gòu)建更為復(fù)雜的抽象,不斷的以函數(shù)圍繞數(shù)據(jù)為核心的編程模式,其每一個(gè)單元(函數(shù))都可獨(dú)立運(yùn)行(在不同線程中)這樣就能更好的利用多核性能。
下面我就來介紹Ruby支持的函數(shù)式編程特性

函數(shù)一等公民

函數(shù)是一等公民,其意思就是函數(shù)可以向其他的數(shù)據(jù)類型一樣,可以被計(jì)算,傳遞,函數(shù)返回等。在Ruby本身是不支持函數(shù)一等公民的,但是Ruby通過提供了Proc對(duì)象,可以使用它來作為函數(shù)的包裝類,從而能夠?qū)崿F(xiàn)類似一等公民的計(jì)算。

表達(dá)式求值

函數(shù)式編程中,所以代碼都是表達(dá)式,沒有語句的概念,即所有的代碼都可以求值,在Ruby中也是同樣的設(shè)計(jì),Ruby不管是,方法,類,變量,字面量等有值之外,控制結(jié)構(gòu),if case loop 等,也是可求值的。

result = if num.even?
 num ** 2
else
 num ** 3
end

高階函數(shù)

高階函數(shù)由兩個(gè)部分組成,一個(gè)是函數(shù)作為參數(shù),被傳入到函數(shù)中,另一個(gè)是,一個(gè)函數(shù)以另一個(gè)函數(shù)作為返回值。這里被傳入的函數(shù),也分為普通函數(shù)和匿名函數(shù)。Ruby本并不支持函數(shù)直接調(diào)用和傳遞,但是它提供了Proc對(duì)象,我們可以是使用它去模擬函數(shù)的傳遞,函數(shù)作為參數(shù),而對(duì)于匿名函數(shù)Ruby是通過block去支持的。


square = -> (ele) { ele*ele }
def sum(array, &fun)
  array.map { |a| fun.(a) }.reduce(0, :+)
end

sum([1, 2], &square) # 求出平方和
#=> 5

# 匿名函數(shù)式的調(diào)用,求立方和
sum([1, 2, 3]) do |num|
  num ** 3
end
#=> 36

柯里化

函數(shù)式編程中的柯里化是是指,對(duì)一個(gè)函數(shù),只傳遞一部分參數(shù)來調(diào)用它,讓它返回一個(gè)新函數(shù)去處理剩下的參數(shù),直到最后一個(gè)參數(shù)被傳遞,函數(shù)返回結(jié)果。在柯里化中,可以一次性傳遞所有參數(shù),也可以每次只傳遞一個(gè)參數(shù)。
Ruby中函數(shù)柯里化是通過Proc#curry方法實(shí)現(xiàn)的,也就是說明如果要應(yīng)用柯里化,就要先傳換成Proc對(duì)象
Proc#curry,Ruby中proc對(duì)象提供了curry方法用于實(shí)現(xiàn)柯里化。實(shí)例:

add = -> (x, y) { x + y }
increment = add.curry[1]
add_10 = add.curry[10]
increment.(4) #=> 5
add_10.(20) #=> 30

可以看到,proc的curry方法可以是以多維數(shù)組的方式,實(shí)現(xiàn)柯里化調(diào)用,同樣也可以使用常規(guī)的proc調(diào)用方式。

組合

組合(compose)其就像一系列管道那樣把不同的函數(shù)聯(lián)系在一起,每個(gè)函數(shù)都將前一個(gè)函數(shù)的輸出,作為自己的輸入,就行Unix管道,這樣數(shù)據(jù)就可以也必須在其中流動(dòng)。
ruby 本身并沒有提供組合函數(shù),不過我們可以通過使用Proc#call,自己實(shí)現(xiàn)compose函數(shù)。

def compose(*procs)
  -> (*args) do
    if procs.size == 2
      procs[1].call(procs[0].call(*args))
    else  
      procs.pop.call compose(*procs).call(*args)
    end
  end
end

然后我們就可以是用組合函數(shù)進(jìn)行函數(shù)式編程了

square = -> (x) { x*x }
sum = -> (x,y) { x + y }
sum_square = compose(sum, square)
sum_square.(1,2) #=> 9
sum_squrre_to_s = compose(sum, square, :to_s.to_proc)
sum_squrre_to_s.(1,2) #=> '9'

總結(jié)

函數(shù)式編程能夠很好的助力,現(xiàn)在的軟件開發(fā),它和面向?qū)ο缶幊蹋瑑烧呤谴嬖诨パa(bǔ)關(guān)系,這也是為什么近年來新出現(xiàn)的語言和改進(jìn)的就語言都或多或少的加入了,一些函數(shù)式編程的特性。就如開頭所說的未來函數(shù)式編程還會(huì)有更多的應(yīng)用,但是我們不要教條化的認(rèn)為只要是函數(shù)式就是好的,而是更應(yīng)該在編程實(shí)踐中去同時(shí)運(yùn)用它們,來實(shí)現(xiàn)更好的軟件。

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