JavaScript之柯里化

javascript/jquery

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2019-8-24

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简介

柯里化(Currying),又称部分求值(Partial Evaluation),是把接收多个参数的函数变成接受一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数,并且返回接受剩余的参数而且返回结果的新函数的技术。

核心思想: 把多参数传入的函数拆成单参数(或部分参数)函数,内部再返回调用下一个单参数(或部分参数)函数,依次处理剩余的参数。

按照Stoyan Stefanov –《JavaScript Pattern》作者 的说法,所谓柯里化就是使函数理解并处理部分应用

在JavaScript中实现Currying

为了实现只传递给函数一部分参数来调用它,让它返回一个函数去处理剩余参数的这句话所描述的特征。我们先实现一个加法函数add:

function add(x, y) {
  return x + y
}

我们现在实现一个被Curryingadd函数,命名该函数为curriedAdd,则根据上面的定义,curriedAdd需要满足以下条件:

curriedAdd(1)(3) === 4 // true

var increment = curriedAdd(1)
increment(2) === 3 // true

var addTen = curriedAdd(10)
addTen(2) === 12 // true

满足以上条件的curriedAdd函数可以用以下代码实现:

function curriedAdd(x) {
  return function(y) {
    return x + y
  }
}

当然以上实现有一些问题: 它不通用,并且我们并不想通过修改函数被人的方式来实现Currying化。

但是curriedAdd的实现表明了实现Currying的一个基础–Currying延迟求值的特性需要我们用到JavaScript中的作用域,说得更通俗一些,我们需要使用作用域(即闭包)来保存上一次传进来的参数。

curriedAdd进行抽象,可以得到如下函数currying:

function currying (fn, ...args1) {
  return function (...args2) {
    return fn(...arg1, ...arg2)
  }
}

var increment = currying(add, 1)
increment(2) === 3 // true

var addTen = currying(add, 10)
addTen(2) === 12 // true

在此实现中,currying函数的返回值其实是一个接受剩余参数并且立即返回计算值的函数。即它的返回值并没有自动被Currying。所以我们可以通过递归将currying返回的函数也自动Currying

function currying(fn, ...args) {
  if (args.length >= fn.length) {
    return fn(...args)
  }
  
  return function (...args2) {
    return currying(fn, ...args, ...args2)
  }
}

以上函数很简短,但是已经实现Currying的核心思想。JavaScript中常用库Lodash中的curry方法,其核心思想和以上并没有太大差异–比较多次接收的参数总数与函数定义时的形参数量,当接收的参数的数量大于或者等于被Currying函数的形参数量时,就返回运行结果,否则返回一个继续接受参数的函数

Currying应用场景

参数复用

固定不变的参数,实现参数复用是Currying的主要用途之一。

案例一

上文中的incrementaddTen的一个参数复用的实例。对add方法固定第一个参数为10后,该方法就变成了一个将接受累加10的方法。

案例二

判断对象的类型。例如下面这个例子:

function isArray (obj) {
  return Object.prototype.toString.call(obk) === '[object Array]'
}

function isNumber (obj) {
  return Object.prototype.toString.call(obj) === '[object Number]'
}

function isString (obj) {
  return Object.prototype.toString.call(obj) === '[object String]' 
}

// Test
isArray([1, 2, 3]) // true
isNumber(123) // true
isString('123') // true

但是上面方案有一个问题,那就是每种类型都需要定义一个方法,这里我们可以使用bind来扩展,优点是可以直接使用改造后的toStr:

const toStr = Function.prototype.call.bind(Object.prototype.toString)

// 改造前直接调用
[1, 2, 3].toString()    // "1,2,3"
'123'.toString()    // "123"
123.toString()        // SyntaxError: Invalid or unexpected token
Object(123).toString()    // "123"

// 改造后调用 toStr
toStr([1, 2, 3])     // "[object Array]"
toStr('123')         // "[object String]"
toStr(123)         // "[object Number]"
toStr(Object(123))    // "[object Number]"

上面例子首先使用Function.prototype.call函数指定一个this值,然后.bind返回一个新的函数,始终将Object.prototype.toString设置为传入参数,其实等价于 Object.prototype.toString.call()

延迟执行

延迟执行也是Currying的一个重要使用场景,同样bind箭头函数也能实现同样的功能。
在前端开发中,一个常见的场景就是为标签绑定onClick,同时考虑为绑定的方法传递参数。
以下列出了几种常见的方法,来比较优劣:

通过 data 属性

<div data-name="name" onClick={handleOnClick} />

通过data属性本质只能传递字符串的数据,如果需要传递复杂对象,只能通过 JSON.stringify(data)来传递满足JSON对象格式的数据,但对更加复杂的对象无法支持。(虽然大多数时候也无需传递复杂对象)

通过bind方法

<div onClick={handleOnClick.bind(null, data)} />

bind方法和以上实现的currying 方法,在功能上有极大的相似,在实现上也几乎差不多。可能唯一的不同就是bind方法需要强制绑定context,也就是bind的第一个参数会作为原函数运行时的this指向。而currying不需要此参数。所以使用currying或者bind只是一个取舍问题。

箭头函数

<div onClick={() => handleOnClick(data))} />

箭头函数能够实现延迟执行,同时也不像bind方法必需指定context

通过currying

<div onClick={currying(handleOnClick, data)} />

性能对比


通过jsPerf测试四种方式的性能,结果为:箭头函数 > bind > currying > trueCurrying
currying函数相比bind函数,其原理相似,但是性能相差巨大,其原因是bind由浏览器实现,运行效率有加成。

为什么不需要 Currying

1. Currying 的一些特性有其他解决方案

如果我们只是想提前绑定参数,那么我们有很多好几个现成的选择,bind箭头函数等,而且性能比Curring更好。

2. Currying 陷于函数式编程

Currying是函数式编程的产物,它生于函数式编程,也服务于函数式编程。

JavaScript并非真正的函数式编程语言,相比Haskell等函数式编程语言,JavaScript 使用Currying等函数式特性有额外的性能开销,也缺乏类型推导。

从而把JavaScript代码写得符合函数式编程思想和规范的项目都较少,从而也限制了 Currying等技术在JavaScript代码中的普遍使用。

结论

  1. CurryingJavaScript中是低性能的,但是这些性能在绝大多数场景,是可以忽略的。
  2. Currying的思想极大地助于提升函数的复用性。
  3. Currying 生于函数式编程,也陷于函数式编程。假如没有准备好写纯正的函数式代码,那么Currying有更好的替代品。

作者:Clearlove