《JavaScript 模式》讀書筆記（4）— 函數5
- 2020 年 3 月 30 日
- 筆記
這一篇是函數部分的最後一篇。我們來聊聊Curry化。
十、Curry
這部分我們主要討論Curry化和部分函數應用的內容。但是在深入討論之前，我們需要先了解一下函數應用的含義。
函數應用
在一些純粹的函數式程式語言中，函數並不描述為被調用（即called或invoked），而是描述為應用（applied）。在JavaScript中，我們可以做同樣的事情，使用方法Function.prototype.apply()來應用函數，這是由於JavaScript中的函數實際上是對象，並且它們還具有如下方法。
// 定義函數 var sayHi = function(who) { console.log("Hello" + (who? ", " + who : "") + "!"); }; // 調用函數 sayHi(); // 輸出"Hello" sayHi('world'); // 輸出"Hello, world!" // 應用函數 sayHi.apply(null, ["hello"]); // 輸出"Hello, hello!"
正如上面的例子所看到的，調用（invoking）函數和應用（applying）函數可以得到完全相同的結果。apply()帶有兩個參數：第一個參數為將要綁定到該函數內部this的一個對象，而第二個參數是一個數組或多個參數變數，這些參數將變成可用於該函數內部的類似數組的arguments對象。如果第一個參數為null(空)，那麼this將指向全局對象，此時得到的結果就恰好如同調用一個非指定對象時的方法。
當函數是一個對象的方法時，此時不能傳遞null引用。這種情況下，這裡的對象將成為apply()的第一個參數：
// 定義函數 var alien= { sayHi: function(who) { console.log("Hello" + (who? ", " + who : "") + "!"); } } alien.sayHi('world'); // 輸出"Hello, world!" sayHi.apply(alien, ["humans"]); // 輸出"Hello, humans!"
在上面的程式碼中，sayHi()內部的this指向了alien對象。而在之前的例子中，this指向了全局對象。
正如上面的兩個例子所展示的那樣，這些都表明我們考慮的“調用函數”並不只是“句法糖（syntactic sugar）”，而是等價於函數應用。
請注意，除了apply()以外，Function.prototype對象還有一個call()方法，但是這仍然只是建立在apply()之上的語法糖而已。有時候最好使用該語法糖：即當函數僅帶有一個參數時，可以根據實際情況避免創建只有一個元素的數組的工作。
// 在這種情況下，第二種更有效率，節省了一個數組 sayHi.apply(alien,["humans"]); sayHi.call(alien,"humans");
部分應用
現在我們知道，調用函數實際上就是將一個參數集合應用到一個函數中，那有沒有可能只傳遞部分參數，而不是所有參數？這種情況就和手動處理一個數學函數所常採用的方法是相似的。假定有一個函數add()用以將兩個數字加在一起：x和y。下面的程式碼片段展示了給定x值為5，且y值為4的情況下的解決方案。
// 出於演示的目的 // 並不是合法的JavaScript function add(x,y) { return x + y; } // 有以下函數 add(5,4); // 第1步，替換一個參數 function add(5, y){ return 5 + y; } // 第2步，替換其他參數 function add(5, 4) { return 5 + 4; }
再提醒一遍，第1、2步的程式碼是不合法的，僅演示目的。
上面的程式碼段演示了如何手工解決部分函數應用的問題。可以獲取第一個參數的值，並且在整個函數中用已知的值5替代未知的x，然後重複同樣的步驟直至用完了所有的參數。
對這個例子中的步驟1可以稱為部分應用（partial application），即我們金鷹用了第一個參數。當執行部分應用時，並不會獲得結果，相反會獲得另一個函數。
下面的程式碼片段演示了家鄉的partialApply()方法的使用示例：
var add = function (x,y) { return x + y; }; // 完全應用 add.apply(null,[5,4]); // 9 // 部分應用 var newadd = add.partialApply(null,[5]); // 應用一個參數到新函數中 newadd.apply(null,[4]); // 9
如上面的程式碼所示，部分應用向我們提供了另一個新函數，隨後再以其他參數調用該函數。這種運行方式實際上與add(5)(4)有一些類似，這是由於add(5)返回了一個可在後來用(4)來調用的函數。
此外，我們所熟悉的add(5, 4)調用方式可能並不像是“句法糖（syntactic sugar）”，相反，使用add(5)(4)才像是“句法糖（syntactic sugar）”。
現在，返回到現實，JavaScript中並沒有partialApply()方法和函數，默認情況下也並不會出現與上面類似的行為。但是可以構造出這些函數，因為JavaScript的動態性足夠支援這種行為。
使函數理解並處理部分應用的過程就成為Curry過程（Currying）。
Curry化
這裡的curry源於數學家Haskell Curry的名字。Curry化是一個轉換過程，即我們執行函數轉換的過程。那麼，我們如何Curry化一個函數？其他的函數式語言可能已經將這種Curry化轉換構建到語言本身中，並且所有的函數已經默認轉換過，在JavaScript中，可以將add()函數修改成一個用於處理部分應用的Curry化函數。
下面，我們來看個例子：
// curry化的add()函數 // 接受部分參數列表 function add(x,y) { var oldx = x,oldy = y; if(typeof oldy === 'undefined') { // 部分 return function(newy) { return oldx + newy; }; } // 完全應用 return x + y; } // 測試 console.log(typeof add(5)); // 輸出“function” add(3)(4); // 7 // 創建並存儲一個新函數 var add2000 = add(2000); add2000(19); //輸出2010
在上面的程式碼段中，當第一次調用add()時，它為返回的內部函數創建了一個閉包。該閉包將原始的x和y值存儲到私有變數oldx和oldy中。第一個私有變數oldx將在內部函數執行的時候使用。如果沒有部分應用，並且同時傳遞x和y值，該函數則繼續執行，並簡單將其相加。這種add()實現與實際需求相比顯得比較冗長，在這裡只是出於演示的目的這樣實現。下面將顯示一個更為精簡的實現版本。其中並沒有oldx和oldy，僅是因為原始x隱式的存儲在閉包中，並且還將y作為局部變數復用，而不是像之前那樣創建一個新的變數newy：
// curry化的add()函數 // 接受部分參數列表 function add(x, y) { if(typeof y === 'undefined') { //部分 return function(y) { return x + y; }; } // 完全應用 return x + y; }
在這些例子中，函數add()本身負責處理部分應用。但是能夠以更通用的方式執行相同給的任務么？也就是說，是否可以將任意的函數轉換成一個新的可以接收部分參數的函數？
function schonfinkelize(fn) { var slice = Array.prototype.slice, stored_args = slice.call(arguments,1); return function () { var new_args = slice.call(arguments), args = stored_args.concat(new_args); return fn.apply(null,args); } }
schonfinkelize()函數可能不應該有這麼複雜，只是由於JavaScript中arguments並不是一個真實的數組。從Array.prototype中借用slice()方法可以幫助我們將arguments變成一個數組，並且使用該數組更加方便。當schonfinkelize()第一次調用時，它存儲了一個指向slice()方法的私有引用(名為slice)，並且還存儲了調用該方法後的參數（存入stored_args中），該方法僅剝離了第一個參數，這是因為第一個參數是將被curry化的函數。然後，schonfinkelize()返回了一個新函數。當這個新函數被調用時，它訪問了已經私有存儲的參數stored_args以及slice引用。這個新函數必須將原有的部分應用參數（stored_args）合併到新參數（new_args）,然後再將它們應用到原始函數fn中（也僅在閉包中私有可用）。
我們來測試下上面的轉換方法：
function schonfinkelize(fn) { var slice = Array.prototype.slice, stored_args = slice.call(arguments,1); return function () { var new_args = slice.call(arguments), args = stored_args.concat(new_args); return fn.apply(null,args); } } // 普通函數 function add(x, y){ return x + y; } // 將一個函數curry化並獲得一個新的函數 var newadd = schonfinkelize(add,5); console.log(newadd(4)); //輸出9 // 另一種選擇，直接調用新函數 console.log(schonfinkelize(add,6)(7)); //輸出13 // 轉換函數並不局限於單個參數或者單步Curry化 // 普通函數 function addSome(a, b, c, d, e) { return a + b + c + d + e; } // 可運行於任意數量的參數 console.log(schonfinkelize(addSome,1,2,3)(5,5)); // 兩步curry化 var addOne = schonfinkelize(addSome,1); console.log(addOne(10,10,10,10)); //41 var addSix = schonfinkelize(addOne,2,3); console.log(addSix(5,5)); // 16
上面是完整的例子和測試。
那什麼時候適合使用Curry化呢？當發現正在調用同一個函數，並且傳遞的參數絕大多數都是相同的，那麼該函數可能是用於Curry化的一個很好的候選參數。可以通過將一個函數集合部分應用到函數中，從而動態創建一個新函數。這個新函數將會保存重複的參數（因此，不必每次都傳遞這些參數），並且還會使用預填充原始函數所期望的完整參數列表。
小結
在JavaScript中，有關函數的部分是十分重要的，我們本系列文章相關的主要函數部分已經到此告一段落了。本篇討論了有關函數的背景和術語。學習了JavaScript中兩個重要的特徵。即：
- 函數是第一類對象，可以作為帶有屬性和方法的值以及參數進行傳遞。
- 函數提供了局部作用域，而其他打括弧並不能提供這種局部作用域（當然現在的let是可以的）。此外還需要記住的是，聲明的局部變數可被提升到局部作用域的頂部。
創建函數的語法包括：
- 1. 函數命名表達式。
- 2. 函數表達式（與上面的相同，但是缺少一個名字），通常也稱為匿名函數。
- 3. 函數聲明，與其他語言中的函數的語法類似。
在涵蓋了函數的背景和語法之後，我們學習了一些有用的模式：
1、API模式，它們可以幫助您為函數提供更好且更整潔的介面：
回調模式：將函數作為參數進行傳遞。
配置對象：有助於保持受到控制的函數的參數數量。
返回函數：當一個函數的返回值是另一個函數時。
Curry化：當新函數是基於現有函數，並加上部分參數列表創建時。
2、初始化模式，它們可以幫助您在不污染全局命名空間的情況下，使用臨時變數以一種更加整潔、結構化的方式執行初始化以及設置任務（當涉及web網頁和應用程式時是非常普遍的）。這些模式包括：
即時函數：只要定義之後就立即執行。
即時對象初始化：匿名對象組織了初始化任務，提供了可被立即調用的方法。
初始化時分支：幫助分支程式碼在初始化程式碼執行過程中僅檢測一次，這與以後在程式生命周期內多次檢測相反。
3、性能模式，可以幫助加速程式碼運行，這些模式包括：
備忘模式：使用函數屬性以便使得計算過的值無須再次計算。
自定義模式：以新的主體重寫本身，以使得在第二次或以後調用時僅需執行更少的工作。
好了，函數部分到此結束了。我們下面會開始學習對象模式部分。加油！fighting！
