理解函数语言

对于熟悉对象语言的程序员来说，函数语言显得有些深奥，特别是满眼看不懂的名词，什么 lambda，high order function， currying，很多不知所谓的名词构成了一道阻碍学习之路的长城。本文的目的就是介绍一下函数语言的特等，其与对象语言的主要区别在哪里，以及对函数语言普遍的误区。

误区 1: 函数语言就是操作各种函数的语言

函数语言这个名词自身就很容易引起这种偏颇的理解，很多人在初学函数语言的时候，看到示例程序里面把函数作为参数传来传去，就会以为函数语言的目的就是把函数作为参数。所有程序的目的都是为了操作数据，虽然函数语言提供了把函数作为参数的特性，但是最终的目的仍然是为了操作数据。把函数作为参数只是为了更方便得操作数据。比如 map 函数，用于把一个列表映射成另一个列表：

List(1, 2, 3) map { _ + 1 }  // get List(2, 3, 4)

虽然 map 函数的参数是一个函数，但是它的目的是为了生成数据的列表，所有的函数都是操作数据的，脱离了数据，函数也就毫无意义

误区 2: 函数语言很难理解

其实正好相反，函数语言提供了更高层的抽象，实际上比其他语言更容易理解。觉得函数语言难于理解是由于受现有语言影响太深。比如下面两段代码：

for (int i = 0; i < 10; i++) print(i);

(0 until 10) foreach print

如果拿给不懂任何编程的人看，他更容易理解哪个呢？对于更加复杂的代码，很多人理解的时候，是使用脑内模拟执行，跟踪调试的方法，这种理解程序的方法是最不可取的！很多关于编程的等级考试以及招聘笔试都会有理解程序的题目，回想一下你是怎么做这些题目的？是否是脑内模拟执行的呢？如果是，你已经被万恶的教育制度毒害了，请立刻忘记此方法！下面教你学会函数语言的思考方式。

函数式思考 1: 考虑整体，不要考虑个体

写一段程序，求 1 + 2 + 3 + … + 100

很多人就在想了，那不就是 1 + 2 = 3，然后再 + 3 = 6，然后再 + 4 = 10 …… 于是

int sum = 0;
for (int i = 0; i <= 100; i++)  sum += i

很对，但是你的思想被局限在一个一个数相加的过程中了，你*一步一步*得把所有数加起来。现在换个思维方式，1 加到 100，无非就是把所有数都加起来么，那么我加起来就对了么：

(1 to 100) reduce { _ + _ }

对于 reduce 函数怎么实现，大家都是高手，这里不需说明，基本所有的函数语言都有这个 reduce 的实现。这里我们把 1 到 100 这 100 个数字作为一个整体去理解，而不是分割得看成 100 个单独的数字。

函数式思考 2: 循序渐进，由简入繁

写一段程序，返回 100 内所有奇数

for (int i = 1; i <= 100; i += 2)  doSth(i)

不做评论，c/java 程序员的标准答案。现在我们重新审题，返回 100 内：

(1 to 100)

所有奇数：

(1 to 100) filter { _ % 2 == 1 }

这就是函数式程序员与传统程序员的区别，传统程序员：我需要 1 3 5 ….，函数式程序员：我需要 100 以内的数，我还需要一个过滤奇数的函数。

应用示例

或许所说的几点过于教条，难于理解，下面举几个简单的例子：

把一个字符序列转换成比特序列 （一字节 = 8比特）

你是不是再想：把第一字节转行成8比特，然后把第二字节转行成8比特，然后……打住！我们需要的是把毎字节转换成8比特。那么怎么把毎字节转换成8比特呢？你是不是在想：拿出第一比特，然后再拿出第二比特……再次打住！上面说了，要从整体考虑，我们要拿出所有比特：

val masks = (0 to 7).reverse map { 1 << _ }

然后：

def charToBits(byte: Byte) = masks map { mask => (byte & mask) != 0 }

最后，我们需要操作的是 Byte序列：

def charSeqToBits(bytes: Seq[Byte]) = bytes flatMap charToBits

怎么样？有没有什么感悟呢？