思考函數編程(3)函數編程能做些什麼？

你必須謹守FP（函數編程）的作法，才能達到前二回文章所提到的好處。不只是你的程式要遵守FP，連你用到的程式庫也必須遵守FP。因此，利用F#進行.NET編程能否具有這些優點，我持否定的態度。畢竟.NET Framework是OOP（物件導向編程）+ Imperative Programming（命令式編程）的方式所設計出來的API（Application Programming Interface，應用程序介面），而不是依據FP的構想而設計的API。

某些營養學家認為，想靠喝牛奶獲取鐵質，是錯誤的觀念，因為鈣與鐵會互相抑制彼此的吸收。F#結合了OCaml和.NET，試圖連結雙方的優點，但結局就好比同時添加高鐵和高鈣的奶粉，實際效果可能事與願違。但F#也並非一無是處，微軟為F#特別做出一套逼近OCaml 3.06的ML相容程式庫。寫程式時盡量多使用此ML程式庫以及F#的程式庫，少用標準的.NET框架，就比較能享有FP的優點。例如：使用ParallelFX，而不要用.NET Threading API。

你可能會問：既然如此，為何不直接用OCaml就好了？因為F#是微軟的語言，以微軟豐富的資源，如果有意好好發展F#，未來的F#程式庫勢必會越來越完備，有機會能夠超越OCaml。

到底FP有哪些常見的特色？我們可以透過FP作了些什麼，來了解FP是什麼。

Higher-Order Functions：某函數如果可以接受函數當作參數，或者以函數為傳出值，我們就稱這樣的函數為「較高次方函數」（Higher-Order Function）。較高次方函數讓程式可以變得相當有彈性，而且寫法比OOP更精簡許多。函數式語言有相當大的威力來自較高次方函數，特別是函數式語言的程式庫往往會有許多較高次方函數，可以幫助你進行資料處理（例如特殊排序法、資料對應、資料過濾）、事件處理。

Currying：程式庫往往將函數定義得比較一般化，具有通用性。這樣的函數，需要傳入比較多的參數。利用Currying的方式，可以定義出「特殊化」的函數，特殊化函數將函數的局部參數先指定好，只剩下一部分參數沒有指定。例如，程式庫有個函數為power(x, y)，會計算出x的y次方，那麼我們可用很簡單的語法，定義一個平方函數square(x)，事先將參數y指定為2；且定義立方函數cubic(x)，事先將參數y指定為3。當然非函數式語言也做得到這一點，但不可能像函數式語言的語法這麼精簡。

Lazy Evaluation：表示式的執行，可以拖延到真正需要執行時才執行，這就是Lazy Evaluation。可以讓編譯器有最大的優化空間（可以調整敘述的先後次序）、執行時符合當時最新的狀況、方便做出更高階的抽象結構，並定義無窮大的資料結構。

Continuations：利用Continuation，可以將一個函數的傳出值，傳進另一個函數當作傳入值，也可以產生循序執行的效果。利用Continuation的方式，可以讓原本沒有狀態的技術，有了狀態，讓應用程式更好寫。利用Web原本是無狀態的，如果將Continuation用到Web的開發上，會使得開發變得容易許多。

Pattern Matching：模式比對的方式，可以讓系統自動幫我們進行分支（Branch）與變數的指定（Assignment）。有了模式比對，FP可以降低依賴（Imperative語言的）switch/case與（物件導向語言的）多型，而且寫出來的程式碼也不會像switch/case那樣地巨大。

Closure：能讓函數在離開之後，其context依然保留（而不會像call stack內的frame一樣，被丟棄）。有了Closure，就可以設計「傳出值是函數」的函數。

List Processing：FP的始祖語言LISP，其名稱的意思正是List Processing，目的是要進行方便的List處理（List是資料的集合）。許多函數式語言都有好用的List處理語法（例如List Comprehensions、取出List頭部元素、插入List頭部）與Lisp處理函數（例如map、filter）。

Meta-Programming：許多FP語言都提供方便的Meta-Programming工具，讓你可以設計自己的DSL（Domain-Specific Language），來輔助軟體開發。

不過，並非所有函數式語言都具有上述的特色。許多函數編程語言都混合相當多的Imperative特性，學習函數編程時，如果使用這些語言，可能比較無法體會函數編程的意義。我鼓勵大家學習Erlang、Haskell、Occam、Oz等比較正統的函數式語言，並多多使用它們的程式庫，這可以讓你對FP有比較深刻的體驗。（全文完）

作者簡介：
蔡學鏞－技術顧問
清華大學資訊工程碩士，曾任華碩集團軟體工程師、元智大學資訊系講師、美商歐萊禮出版社技術編輯、臺灣微軟特約專欄作家。

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