函数式编程（一）：纯函数

前言：这个系列是在读《JS函数式吧编程指南》时，做的笔记。

函数式编程与面向对象编程

首先这两种思想不一定就是互斥的，就像 JavaScript，Ruby，Python 也是同时柔和了两种思想的好处。的确，两样东西看起来像是不同层面的东西，函数式编程对应的应该是指令式编程，而面向对象编程更多是一种抽象现实模型的一种设计思路。

面向对象强调数据与行为的绑定，行为（方法）围绕着数据来展开。而函数式编程则倾向于函数与数据的等价，所谓的函数“一等公民”，也就是函数也被看作一种数据，可以作为参数，可以作为返回值。

函数式编程在理论上基于 Lambda 演算，而指令式编程基于图灵机。现在的机器的指令集都是基于图灵机的，也就是硬件实现上都是基于图灵机，函数式编程最后还得编译为图灵机的二进制。函数式的执行效率不高。

函数式编程的特点：表达式化，高阶逻辑（告诉计算机做什么，而不是怎么做）组合子逻辑（自底向上设计）

什么是纯函数？

纯函数是这样一种函数，即相同的输出，永远会得到相同的输出，而且没有任何可观察的副作用。相同的输入，永远会得到相同的输出，意味着对外部状态的解耦。

‘副作用’是在计算结果的过程中，系统状态的一种变化，或者与外部世界进行可观察的交互。概括来讲，只要跟函数外部环境发生的交互就都是副作用。函数式编程的哲学就是假定副作用是造成不正当行为的主要原因。并不是说，要禁止使用一切副作用，而是，要让他们在可控的范围内发生。从定义上来说，纯函数必须能根据相同的输入返回相同的输出；如果函数需要跟外部事物打交道，那么就无法保证这一点了。意味着函数要与外部系统状态打交道，提倡函数式编程的人认为，这种共享状态导致的混乱是绝大多数bug的万恶之源

var	xs	=	[1,2,3,4,5];
//	纯函数
xs.slice(0,3);
//=>	[1,2,3]
xs.slice(0,3);
//=>	[1,2,3]
xs.slice(0,3);
//=>	[1,2,3]

//	非纯函数
xs.splice(0,3);
//=>	[1,2,3]
xs.splice(0,3);
//=>	[4,5]
xs.splice(0,3);
//=>	[]

//	不纯的
var minimum = 21;
var checkAge = function(age) {
	return age >= minimum;
};
//	纯函数
var checkAge = function(age) {
	var minimum = 21;
	return age >= minimum;
};

在不纯的版本中，函数的结果取决于 minimum 这个可变变量的值。换句话说，它取决于系统状态。输入值（参数）之外的因素能够左右函数的返回值，会使函数变得不纯，导致我们思考整个软件是总是要面对函数外部复杂多变的系统状态。

如果一个函数是纯函数，它的输入就直接表明了输出，那么就没有必要实现具体的细节了，因为函数仅仅只是输入到输出的映射。基于这个概念，就可以逐步构建出函数式编程的蓝图。

传统的命令式编程方法和过程都深深地植根于它们所在的环境中，通过状态、依赖和有效作用达成。而纯函数则与环境无关，可以在任何地方运行它，并保证相同的输入总会有相同的结果。

#纯函数的好处

1.引用透明性

所谓的引用透明性就是一段代码可以替换成它执行所得的结果，而且是在不改变整个程序行为的前提下，替换的。而纯函数就是引用透明的。引用透明意味着可以进行等式推导（就像高中数学的推导），等式推导可以为重构和理解代码带来相当大的分析能力。

//太傻
var getServerStuff = function(callback) {
	return ajaxCall(function(json) {
		return callback(json);
	});
};

//这才像样
var getServerStuff = ajaxCall;

//因为
return ajaxCall(function(json) {
	return callback(json);
});

//等价于
return ajaxCall(callback(json));

//而
var getServerStuff = function(callback) {
	return ajaxCall(callback(json));
};

//就等于...
var getServerStuff = ajaxCall;

2.并行代码

纯函数不依赖于系统状态的特点，我们就可以并行运行任意纯函数。因为纯函数根本不需要访问共享的内存，而且根据其定义，纯函数也不会因副作用而进入竞争态。