一文讲懂什么是函数柯里化,柯里化的目的及其代码实现

开发 前端
柯里化(Currying)[1]是一种关于函数的高阶技术。它不仅被用于 JavaScript,还被用于其他编程语言。

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柯里化(Currying)

柯里化(Currying)[1]是一种关于函数的高阶技术。它不仅被用于 JavaScript,还被用于其他编程语言。

柯里化是一种函数的转换,它是指将一个函数从可调用的 f(a, b, c) 转换为可调用的 f(a)(b)(c)。

柯里化不会调用函数。它只是对函数进行转换。

让我们先来看一个例子,以更好地理解我们正在讲的内容,然后再进行一个实际应用。

我们将创建一个辅助函数 curry(f),该函数将对两个参数的函数 f 执行柯里化。换句话说,对于两个参数的函数 f(a, b) 执行 curry(f) 会将其转换为以 f(a)(b) 形式运行的函数:

  1. function curry(f) { // curry(f) 执行柯里化转换 
  2.   return function(a) { 
  3.     return function(b) { 
  4.       return f(a, b); 
  5.     }; 
  6.   }; 
  7.  
  8. // 用法 
  9. function sum(a, b) { 
  10.   return a + b; 
  11.  
  12. let curriedSum = curry(sum); 
  13.  
  14. alert( curriedSum(1)(2) ); // 3 

正如你所看到的,实现非常简单:只有两个包装器(wrapper)。

  • curry(func) 的结果就是一个包装器 function(a)。
  • 当它被像 curriedSum(1) 这样调用时,它的参数会被保存在词法环境中,然后返回一个新的包装器 function(b)。
  • 然后这个包装器被以 2 为参数调用,并且,它将该调用传递给原始的 sum 函数。

柯里化更高级的实现,例如 lodash 库的 _.curry[2],会返回一个包装器,该包装器允许函数被正常调用或者以偏函数(partial)的方式调用:

  1. function sum(a, b) { 
  2.   return a + b; 
  3.  
  4. let curriedSum = _.curry(sum); // 使用来自 lodash 库的 _.curry 
  5.  
  6. alert( curriedSum(1, 2) ); // 3,仍可正常调用 
  7. alert( curriedSum(1)(2) ); // 3,以偏函数的方式调用 

柯里化?目的是什么?

要了解它的好处,我们需要一个实际中的例子。

例如,我们有一个用于格式化和输出信息的日志(logging)函数 log(date, importance, message)。在实际项目中,此类函数具有很多有用的功能,例如通过网络发送日志(log),在这儿我们仅使用 alert:

  1. function log(date, importance, message) { 
  2.   alert(`[${date.getHours()}:${date.getMinutes()}] [${importance}] ${message}`); 

让我们将它柯里化!

  1. log = _.curry(log); 

柯里化之后,log 仍正常运行:

  1. log(new Date(), "DEBUG""some debug"); // log(a, b, c) 

……但是也可以以柯里化形式运行:

  1. log(new Date())("DEBUG")("some debug"); // log(a)(b)(c) 

现在,我们可以轻松地为当前日志创建便捷函数:

  1. // logNow 会是带有固定第一个参数的日志的偏函数 
  2. let logNow = log(new Date()); 
  3.  
  4. // 使用它 
  5. logNow("INFO""message"); // [HH:mm] INFO message 

现在,logNow 是具有固定第一个参数的 log,换句话说,就是更简短的“偏应用函数(partially applied function)”或“偏函数(partial)”。

我们可以更进一步,为当前的调试日志(debug log)提供便捷函数:

  1. let debugNow = logNow("DEBUG"); 
  2.  
  3. debugNow("message"); // [HH:mm] DEBUG message 

所以:

  1. 柯里化之后,我们没有丢失任何东西:log 依然可以被正常调用。
  2. 我们可以轻松地生成偏函数,例如用于生成今天的日志的偏函数。

高级柯里化实现

如果你想了解更多细节,下面是用于多参数函数的“高级”柯里化实现,我们也可以把它用于上面的示例。

它非常短:

  1. function curry(func) { 
  2.  
  3.   return function curried(...args) { 
  4.     if (args.length >= func.length) { 
  5.       return func.apply(this, args); 
  6.     } else { 
  7.       return function(...args2) { 
  8.         return curried.apply(this, args.concat(args2)); 
  9.       } 
  10.     } 
  11.   }; 
  12.  

用例:

  1. function sum(a, b, c) { 
  2.   return a + b + c; 
  3.  
  4. let curriedSum = curry(sum); 
  5.  
  6. alert( curriedSum(1, 2, 3) ); // 6,仍然可以被正常调用 
  7. alert( curriedSum(1)(2,3) ); // 6,对第一个参数的柯里化 
  8. alert( curriedSum(1)(2)(3) ); // 6,全柯里化 

新的 curry 可能看上去有点复杂,但是它很容易理解。

curry(func) 调用的结果是如下所示的包装器 curried:

  1. // func 是要转换的函数 
  2. function curried(...args) { 
  3.   if (args.length >= func.length) { // (1) 
  4.     return func.apply(this, args); 
  5.   } else { 
  6.     return function pass(...args2) { // (2) 
  7.       return curried.apply(this, args.concat(args2)); 
  8.     } 
  9.   } 
  10. }; 

当我们运行它时,这里有两个 if 执行分支:

  1. 现在调用:如果传入的 args 长度与原始函数所定义的(func.length)相同或者更长,那么只需要将调用传递给它即可。
  2. 获取一个偏函数:否则,func 还没有被调用。取而代之的是,返回另一个包装器pass,它将重新应用 curried,将之前传入的参数与新的参数一起传入。然后,在一个新的调用中,再次,我们将获得一个新的偏函数(如果参数不足的话),或者最终的结果。

例如,让我们看看 sum(a, b, c) 这个例子。它有三个参数,所以 sum.length = 3。

对于调用 curried(1)(2)(3):

  1. 第一个调用 curried(1) 将 1 保存在词法环境中,然后返回一个包装器 pass。
  2. 包装器 pass 被调用,参数为 (2):它会获取之前的参数 (1),将它与得到的 (2) 连在一起,并一起调用 curried(1, 2)。由于参数数量仍小于 3,curry 函数依然会返回 pass。
  3. 包装器 pass 再次被调用,参数为 (3),在接下来的调用中,pass(3) 会获取之前的参数 (1, 2) 并将 3 与之合并,执行调用 curried(1, 2, 3) — 最终有 3 个参数,它们被传入最原始的函数中。

如果这还不够清楚,那你可以把函数调用顺序在你的脑海中或者在纸上过一遍。

只允许确定参数长度的函数

柯里化要求函数具有固定数量的参数。

使用 rest 参数的函数,例如 f(...args),不能以这种方式进行柯里化。

比柯里化多一点

根据定义,柯里化应该将 sum(a, b, c) 转换为 sum(a)(b)(c)。

但是,如前所述,JavaScript 中大多数的柯里化实现都是高级版的:它们使得函数可以被多参数变体调用。

总结

柯里化 是一种转换,将 f(a,b,c) 转换为可以被以 f(a)(b)(c) 的形式进行调用。JavaScript 实现通常都保持该函数可以被正常调用,并且如果参数数量不足,则返回偏函数。

柯里化让我们能够更容易地获取偏函数。就像我们在日志记录示例中看到的那样,普通函数log(date, importance, message) 在被柯里化之后,当我们调用它的时候传入一个参数(如log(date))或两个参数(log(date, importance))时,它会返回偏函数。

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在线免费阅读:https://zh.javascript.info

参考资料

[1]柯里化(Currying): https://en.wikipedia.org/wiki/Currying

[2]_.curry: https://lodash.com/docs#curry

[3]React 官方文档推荐,与 MDN 并列的 JavaScript 学习教程: https://zh-hans.reactjs.org/docs/getting-started.html#javascript-resources

本文转载自微信公众号「技术漫谈」,可以通过以下二维码关注。转载本文请联系技术漫谈公众号。

 

责任编辑:武晓燕 来源: 技术漫谈
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