《计算机程序的构造和解释》-SICP(1):函数式编程思维杂谈

2024-03-16 22:08

本文主要是介绍《计算机程序的构造和解释》-SICP(1):函数式编程思维杂谈,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目前sicp看到第三章节,前两章完成了90%的习题,第三章看了一半。这篇文章主要是些杂谈,可能会有些抽象。后面的系列文章会更具体的讲解。SICP这个写作项目,大概会持续至少半年。

先讲讲函数式思维和面向对象,软件设计的一些关系

这本书其实是讲,当一个系统越来越复杂时,怎样管理系统的复杂度。有三个方法,抽象,组合,DSL(领域特定语言)。抽象和组合可以更好地封装代码。让下层的实现细节不会影响到上层的使用。面向对象思维不过是其实一种,还可以通过数据驱动设计,消息传递等其它手段。另外,面向对象思维和面向对象编程语言是两回事。什么意思呢?你用Lisp系语言也可以达到面向对象思维,用C语言也可以。比如linux内核用C写的就很面向对象(我没看过,在哪本书上看到的)。当然你用java这种“纯正”的面向对象语言,你可以显式的定义类,对象。而且你不用管那么多细节,比如垃圾回收,这个虚拟机会帮你做。但你用C语言可不行,你要自己做。各有优势。

所谓函数式思维编程,这里的函数,不是编程语言中的函数,而是数学中的,数学中的函数强调一对一映射。什么意思呢?就是给定相同的参数x,就一定会得到相同的结果,在严格的函数式思维中,变量是代数中的变量,一个值的名称,它是不可能改变的。而在命令式语言中,变量是存储状态的单元,可以改变,可以被赋值的,比如x = x+1,但是这个表达式在数学看来就是不可取了。

函数式思维中,也是没有循环的,在普通的java循环中,是要有一个变量做累积的,比如i++,即i = i +1。纯函数编程语言无法实现循环,这是因为For循环使用可变的状态作为计数器,而While循环需要可变的状态作为跳出循环的条件。因此在函数式语言里就只能使用递归来解决迭代问题,这使得函数式编程严重依赖递归。严格意义上的函数式编程意味着不使用可变的变量,赋值,循环和其他命令式控制结构进行编程。

那么到底是命令式编程语言好,还是函数式好呢?调用《道德经》的思维:没有对错,只有合适不合适。两种语言都有它们的最适用场景。面向对象的本质是什么?OOP之父Alan Kay说:“OOP is all about messaging”,利用OOP建模,就是在各个对象中传递消息。而现实的大多业务场景,都可以建模成人或者其它对象的协作,通过消息来协作。比如你下个订单,这个对象的库存数减少,新建一个订单对象,等等。这种场景,用OOP是很自然的建模过程。当然你用函数式编程的各种函数“动作”来建模这个过程也是可以的。但是这个场景,用OOP和FP,哪个更好理解呢。举另外一个场景,你就是对一组数据做加工,先排序,再查询,然后再转换。这个场景,显然用FP来建模更自然,这一看就可以看成是一个“管道”过程。

result = (f1(f2(f3...(fn data))))..

但如果这个场景用OOP语言呢?每个过程建立一个class?这很别扭。不简洁。

另外,因为函数式编程的不可赋值特性,让它在并发处理上有优势,SICP上有讲,我还没理解透这块。

总结下就是:一个业务,它抽象成OOP更自然,用OOP,抽象成函数过程更好理解,用FP。

**那么,函数式思维和命令式语言最本质的区别是什么?**命令式语言,它是按照这件事“怎么做”一步一步去执行的,而函数式语言不同,它是描述“是什么”,它不管你完成一件事的具体步骤,相当于数学中的表达式求值。所以这会更抽象。

比如我们要对一个列表操作,让它每个数都开平方。怎么做呢?用python:

list1 = [1, 2, 3, 4]
list2 = []
for i in list1:a = i * ilist2.append(a)
# 这种思维是把列表里的数先转换,再加到表里去。一个一个的进行。

用scheme:

;通过描述一个 旧列表->新列表 的映射,而不是描述「从旧列表得到新树应该怎样做」来达到目的(define (square x) (* x x))
(define list1 (list 1 2 3 4));输出结果:
> (map square list1)
(1 4 9 16)

先说到这,下一篇文章写什么呢?写高阶函数或者数据导向的程序设计和可加性。

Changelog:

20200710 15:40: 完成草稿

20200711 11:09:完成文章

这篇关于《计算机程序的构造和解释》-SICP(1):函数式编程思维杂谈的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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