5.5 函数值

5.5 函数值

 

    我们已经看到过一个作为值使用的函数的示例（第 3 章），当时，写过一个函数，汇总列表元素，使用另一个函数作为参数值。以这种方式，我们能够使用相同的聚合，用于不同的目的：我们先用它来计算列表中的所有元素的总和，后面用来发现集合中最大元素。

    使用数据的集合可能是最佳方式，显示为什么函数作为值使用是重要的。话虽如此，这远不是唯一情况，这个概念非常有用，在这本书的其余部分你将会看到。让我们首先来看一个命令式代码的示例，从给定集合中选出偶数，返回到另一个集合中：

 

var numbers = new [] {3,9,1,8,4};
var evens = new List();
foreach(var n in numbers)
if (n%2 == 0)
  evens.Add(n);
return evens;

 

    想象一下，如果要以不同的方式筛选这个集合，哪些行代码不需要修改，例如，返回所有的正数。所示的 4 行中有 3 行

(不算第一行，初始化数据，最后一行，返回结果）都是样板代码，将保持不变（代码变化的部分以粗体突出显示）。通过使用函数作为值，并把它作为参数接受，我们可以提取代码的公用部分，作为一个可重复使用的方法。然后，调用代码必须指定参数值，描述不同筛选器变化的部分：谓词应用于每个元素。

    事实上，很多的标准函数，如筛选，在 F # 中已经存在，并在 .NET 3.5 LINQ 添加了几乎相同的功能，来处理集合。有一些以不同的方式来命名。在 F# 中，函数取一个谓词，并执行筛选被称为 filter（筛选器），而在 LINQ 中叫 Where（类似于 SQL 中的 WHERE 子句）。清单 5.14 显示了前面的使用这些函数的示例的一个实现。

 

Listing 5.14 Filtering using a predicate

 

// C# version
using System.Linq;

var nums = new [] {4,9,1,8,6};
var evens = nums.Where(n => n%2 == 0);
PrintNumbers(evens);

// F# version with output from F# Interactive
> let nums = [ 4; 9; 1; 8; 6 ];;
val nums : int list

> let evens = List.filter (fun n -> n%2 = 0) nums;;
val evens : int list = [ 4; 8; 6 ]

 

    如果我们必须把谓语写成一种正常的 C# 中的方法 或  F# 中的函数（使用 let），它不会有比前面的版本更短的任何代码。使代码更简单的关键功能是能够写这个函数（这里的谓语）内嵌直接，当调用 Where 方法或 filter 函数。

    在 C# 中，这种符号被称为 lambda 表达式，在 F# 中叫 lambda 函数。因为本书的大部分是关于 F#，我们会保持统一使用 F# 的命名。在两种情况下，lambda 一词是指希腊字母，来自于 lambda 演算，我们在第 2 章中提到过。

 

函数值是什么？

 

    在函数编程语言中，函数存在动机是函数的数学概念。在许多方面，这与有命令式背景的程序员直觉认为函数的方式不同。在命令式编程中，函数是一段程序，取参数，执行代码，返回结果。在这个意义上的函数，可以做任何事情。最重要的是，它可以使用和修改全局状态，所以，调用同一函数，有相同的参数，但结果可能不同。这方面最明显的例子，可能是伪随机数发生器——如果它始终返回相同的结果，就不是很随意！

    在数学上，函数更多的是参数值与结果之间的关系。这意为着，数学函数如果给相同参数值，始终返回相同的结果。显然，这就是我们前面示例中谓词的工作的方式。对于相同的参数值，它始终返回相同的结果（偶数为真，奇数为假)。

   以这样数学方式表现的函数称为纯函数（pure functions）。我们写的大多数的函数都是纯函数，但在下一章结束时，我们会看到此规则有趣且有用的例外。你可能会想数学的伪随机数字生成器函数看起来应该是什么样子。

    对于那些来自面向对象技术背景的人，有另一个途径看函数：可以把函数值看作对象，实现真正简单的接口，有单一方法。使用这种理解，来自前面示例中的谓语对应于以下接口：

 

interface Function_Int_Bool {
    bool Execute(int arg);
}

 

    在 C# 中，委派有点类似于函数，C# 3.0 使它们非常接近这个简单的概念。然而，函数的概念就像它在 F# 中使用的一样，函数式编程主要基于数学概念。在这个意义上讲，F# 函数比接口或委派简单得多——它们只是函数。

 

    在前面的示例中，我们已经看到 lambda 函数是一个关键因素，使简洁的函数编程风格成为可能。我们会在全书中都使用，因此，让我们仔细地看看 lambda 函数。