Clojure 零基礎(chǔ) 學習筆記 函數(shù)式編程

函數(shù)即是值。

終于甘凭，我們要介紹 Clojure 中最重要的部分了。
在此之前丹弱，你已經(jīng)見到好多 Clojure 自帶的函數(shù)了，比如打印函數(shù) print 家族躲胳，給值取名的函數(shù) def蜓洪，還有一些對集合操作的函數(shù) first assoc …

你可能已經(jīng)熟記了函數(shù)的幾個特征：

• 函數(shù)都有返回值
• 函數(shù)可以接受參數(shù)隆檀，也可以不接受參數(shù)
• 如果函數(shù)改變了外部世界的一些狀態(tài)（如修改了某個值，或者改變了屏幕上的顯示效果）粹湃，我們稱這個函數(shù)存在副作用

小貼士：始終要記住，在 Clojure 中为鳄，函數(shù)總是能被求值，函數(shù)的值即為他的返回值济赎。
所以當存在好多小括號進行嵌套的時候，我們可以分別求出內(nèi)層函數(shù)的值司训，然后再一層層的計算出整體的值液南，從而得到程序的結(jié)果。

雖然 Clojure 內(nèi)置了豐富的函數(shù)滑凉，但很多情況下喘帚，我們還是需要創(chuàng)造出自己的函數(shù)，或者組裝拼接一些現(xiàn)有函數(shù)吹由，使之更為強大。

定義函數(shù)

首先朱嘴，讓我們從創(chuàng)造一個簡單的函數(shù)開始說起，
我們可以使用 fn 函數(shù)來創(chuàng)建一個屬于我們自己的函數(shù)萍嬉，
我們這個自定義函數(shù)的功能是，它接受一個數(shù)字作為參數(shù)壤追，返回這個數(shù)字加上10之后的值。

=> (fn [x]
     (+ x 10))
#<core$eval8059$fn__8060 my_clojure_study.core$eval8059$fn__8060@20302ac5>

看起來和我們之前接觸過的 let 函數(shù)有點類似行冰，沒錯，fn 函數(shù)隱式使用了 let 函數(shù)悼做。也就是你可以在那個中括號里面使用之前我們學到的關(guān)于解構(gòu)的知識！

• fn 函數(shù)的第一個參數(shù)贿堰，用中括號包圍辙芍，用來表示我們自定義函數(shù)的參數(shù)列表故硅。
  比如這里的 x。
• 而 fn 函數(shù)接下來的參數(shù)是一系列表達式纵搁，它們會被依次執(zhí)行。最后一個被執(zhí)行的表達式則作為自定義函數(shù)的返回值腾誉。
• fn 函數(shù)本身的返回值，是我們的自定義函數(shù)本身利职。這里返回的是一串看似無意義的隨機函數(shù)名，我們無視它猪贪。（還記得我們一開始所說的，“函數(shù)即是值么”热押，這意味著我們可以把函數(shù)作為返回值來返回Ｎ骺）

我們可以這樣來使用我們創(chuàng)造出的函數(shù)：^[1]

=> ((fn [x] (+ x 10)) 1)
11

是不是有點暈？
不要急拥褂，我們來仔細看一下。
首先饺鹃，(fn [x] (+ x 10)) 的值是一個函數(shù)，這個函數(shù)的功能就是我們自定義的 --- 它接受一個數(shù)字尤慰，返回這個數(shù)字加上10的結(jié)果。
由于我們的自定義函數(shù)放在了外層括號的第一個位置伟端，所以它會當作函數(shù)來執(zhí)行，而之后的數(shù)字1责蝠，則作為我們自定義函數(shù)的參數(shù)党巾。
數(shù)字1傳到了 x 的位置霜医，所以此時 x 的值就成了 1。
執(zhí)行自定函數(shù)內(nèi)的代碼 (+ x 10)肴敛，由于 x 現(xiàn)在為1，此時我們的代碼就等價于 (+ 1 10)医男。
計算出結(jié)果11，返回镀梭。

還是不明白？不用擔心报账，這次我們使用之前學過的 def 函數(shù)來給我們的“新朋友”取一個名字研底。

=> (def plus-ten (fn [some-num] (+ some-num 10)))
#'my-clojure-study.core/plus-ten

（我們把我們的自定義參數(shù)的參數(shù)名 x 換了一個新名字榜晦，這樣并不會影響函數(shù)的功能，但是會增加少許可讀性琐凭。）

現(xiàn)在我們的自定義函數(shù)就有了一個新名字 --- plus-ten
然后我們就可以這樣來使用它了：

=> (plus-ten 24)
34

看起來工作的還不錯。

由于我們經(jīng)常需要定義諸如此類的有名字的自定義函數(shù)统屈，
所以 Clojure 給我們內(nèi)置了一個 def 和 fn 的合體函數(shù)！ --- defn
很好記吧愁憔，它是這么來使用的：

=> (defn plus-ten
     [some-num]
     (+ some-num 10))
#'my-clojure-study.core/plus-ten

=> (plus-ten 45678)
45688

這里我們又使用了換行，來把參數(shù)列表和函數(shù)體分隔開吨掌，顯得程序?qū)哟胃忧逦?br> 如你所見：

• defn 函數(shù)的第一個參數(shù)是我們給自定義函數(shù)取的名字。
• 第二個參數(shù)用中括號包圍膜宋，里面是我們自定義函數(shù)的參數(shù)列表。
• 之后的代碼是我們自定義函數(shù)的主體部分秋茫，并把最后一個作為自定義函數(shù)的返回值（這里只有一個史简，所以就把它作為返回值）肛著。

使用起來非常方便。

解構(gòu)參數(shù)列表

之前我們提到枢贿，fn 和 defn 都隱式使用了 let，所以它們都支持解構(gòu)局荚。
下面我們來看一下具體的例子。

自定義函數(shù)所接受的參數(shù)可以不是單調(diào)的數(shù)字之類耀态，我們可以直接接受一個列表。
假如我們想寫一個自定義函數(shù)茫陆，它的功能是：
接受一個列表金麸，把這個列表中第一個值和第三個值相加挥下，并把結(jié)果返回。
例如桨醋，如果接受 (1 2 4) 或者 [1 2 4]，它應(yīng)該返回5喜最。

我們可以這樣來實現(xiàn)：

=> (defn plus-first-and-third
     [[f _ t]]
     (+ f t))
#'my-clojure-study.core/plus-first-and-third
=> (def some-collection [1 2 4])
#'my-clojure-study.core/some-collection

=> (plus-first-and-third some-collection)
5

這里和我們前面學的解構(gòu)形式略有不同。defn 函數(shù)的解構(gòu)首先直接對應(yīng)了參數(shù)傳入的位置，如此例中的第一參數(shù)迷雪，然后對這個位置再寫一個中括號進行解構(gòu)。
舉個栗子章咧。
如果傳入了三個參數(shù) [x y z]，我們要解構(gòu) y赁严，
那么就可以寫成 [x [first-y second-y] z]。
這個例子中疼约，plus-first-and-third 函數(shù)接受一個參數(shù)，
而這個參數(shù)又被解構(gòu)成三個值 --- f _ t程剥。

還有一種常見的解構(gòu)形式是劝枣，解構(gòu)剩余參數(shù)倡缠。
我們在綁定與解構(gòu)一文的最后，介紹了使用 & 給剩余元素取名.
這使得我們可以創(chuàng)建不定長的昙沦，可變參數(shù)列表。
比如我們創(chuàng)建這樣一個函數(shù)盾饮，
它接受大于三個參數(shù)，打印前兩個參數(shù)的和的值丘损，以及打印后續(xù)參數(shù)。返回 nil徘钥。
我們可以這樣實現(xiàn)它：

=> (defn print-plus-f-s
     [f s & rest-num]
     (println (+ f s))
     (println rest-num))
#'my-clojure-study.core/print-plus-f-s

多于3個的參數(shù)會被作為一個 list來綁定到 rest-num衔蹲。
現(xiàn)在看看它是如何工作的：

=> (print-plus-f-s 1 2 3 4 5)
3
(3 4 5)
nil

它打印了1和2的和呈础，并且打印了后續(xù)數(shù)字的 list 形式。
由于最后一個表達式的值被作為自定義函數(shù)的值而钞，而 println 函數(shù)的值始終為 nil，所以我們的 print-plus-f-s 函數(shù)的返回值始終為 nil臼节。

實際上珊皿，剛才我們討論的剩余參數(shù)一樣可以繼續(xù)被解構(gòu)：

=> (defn print-plus-f-s
     [f s & [third-num & rest-num]]
     (println (+ f s))
     (println third-num)
     (println rest-num))
#'my-clojure-study.core/print-plus-f-s

=> (print-plus-f-s 1 2 3 4 5)
3
3
(4 5)
nil

解構(gòu)是一個非常實用的技能，但是多層的解構(gòu)對于初學者來說理解起來較為困難蟋定。
不過不要灰心，稍微復雜的例子留給大家仔細思考一下垢夹。
試著自己寫出一些代碼并運行是幫助學習的有效途徑维费。
如果實在是找不到解答，可以在下方留言犀盟。

高階函數(shù)

函數(shù)和數(shù)字而晒、字符串阅畴、列表之類的數(shù)據(jù)一樣，可以直接作為參數(shù)或者返回值來進行傳遞贱枣。
我們把接受函數(shù)為參數(shù)，或者把函數(shù)作為返回值的函數(shù)稱之為高階函數(shù)纽哥。
使用高階函數(shù)，我們就能組裝出更為強大和靈活的武器春塌。

例如我們剛才學到的 fn 函數(shù)晓避，就是一個高階函數(shù)只壳，因為它的返回值是我們的自定義函數(shù)。
我們同樣可以創(chuàng)造出屬于我們自己的高階函數(shù)吼句。

剛才我們創(chuàng)建了一個 plus-ten 的函數(shù)，它可以把一個數(shù)字加上10惕艳，并把這個結(jié)果返回過來。但是此時你的老板覺得我們還需要一個把一個數(shù)字減去10的函數(shù)尔艇。（雖然這個例子很幼稚尔许，你大可以直接使用減法终娃，但是我們只是以此來說明高階函數(shù)的簡單用法。）

你可以再創(chuàng)造一個函數(shù)：

=> (defn subtract-ten
     [some-num]
     (- some-num 10))
#'my-clojure-study.core/subtract-ten

但你可惡的老板（或者你的客戶）又要求你寫一個乘以10的函數(shù)，鬼知道他會不會再讓你寫更多的無聊函數(shù)柠新。
如果有一個函數(shù)可以根據(jù)參數(shù)來生成不同的函數(shù)，那你就可以從無聊的重復代碼上解脫了辉巡。
高階函數(shù)就可以用來做這個：

=> (defn operate-ten
     [operate]
     (fn [x] (operate x 10)))
#'my-clojure-study.core/operate-ten

這是一個可以生成函數(shù)的函數(shù)，它接受一個函數(shù)作為參數(shù)郊楣，同時返回一個函數(shù)。
而它所返回的函數(shù)净蚤，則使用 operate-ten 所接受的那個參數(shù)來作為返回函數(shù)的執(zhí)行部分的運算符。

說人話

好吧今瀑，我們直接看看它是怎么工作的：

=> (def subtract-ten (operate-ten -))
#'my-clojure-study.core/subtract-ten

=> (subtract-ten 9)
-1

• 首先程梦，我們給這個能生成函數(shù)的函數(shù)傳參數(shù) -橘荠，也就是減法函數(shù)。
• 然后哥童，operate 這個值就變成了我們的減法函數(shù) -。
  如果時間停止如蚜，展開 operate-ten 這個高階函數(shù)，那么它是這個樣子的：

=> (defn operate-ten
     [-]
     (fn [x] (- x 10)))

沒錯错邦！值就這樣簡單的被傳進來的參數(shù)替換了而已探赫！

• 時間繼續(xù)流逝撬呢，現(xiàn)在它返回了 (fn [x] (- x 10))。這正是我們想要的函數(shù)魂拦！
• 然后我們使用 def 函數(shù)來命名這個由函數(shù)生成的函數(shù)。
• 使用這個函數(shù)芯勘，就如同之前一樣。

哈哈荷愕，我們再也不用自己從頭寫一次代碼了衡怀！
這個時候你的老板要求你寫一個把一個數(shù)字乘以10的函數(shù)，你就可以這樣來使用我們的高階函數(shù)：

=> (def multiply-ten (operate-ten *))
#'my-clojure-study.core/multiply-ten

完事兒 =v=

僅此而已么抛杨？
當然不是！
我們甚至可以讓這個高階函數(shù)生成一個功能為：
“生成一個元素和10組成的有兩個元素的列表”的函數(shù)怖现。

=> (def list-with-ten-end (operate-ten list))
#'my-clojure-study.core/list-with-ten-end

=> (list-with-ten-end "我是第一個元素")
("我是第一個元素" 10)

或者：
“生成一個以10結(jié)尾的字符串”的函數(shù)。

=> (def string-with-ten-end (operate-ten str))
#'my-clojure-study.core/string-with-ten-end

=> (string-with-ten-end 123)
12310
=> (string-with-ten-end "head-")
head-10

小貼士：str 函數(shù)可以把它的參數(shù)拼接成一個字符串屈嗤，并以此作為它的返回值潘拨。
例子：

=> (str "hello" "world!" 10)
helloworld!10

僅僅因為恢共，我們向 operate-ten 所傳遞的函數(shù)的不同！（這里是 list 和 str）

此次我們學習了作為 Clojure 中“頭等公民”的函數(shù)讨韭。
了解了自定義函數(shù)的幾種聲明方式捣鲸，以及參數(shù)列表的常見解構(gòu)形式渴逻。
最后我們窺見了函數(shù)式編程中高階函數(shù)的概念祈远，并體驗了它所帶來的靈活性蔫耽。

最后的最后控乾，我希望你能仔細理解本文中的代碼幔欧，最好實際運行一下，并嘗試修改它們礁蔗。

1. 這里你可能注意到，我們使用了 x 來表示我們的參數(shù)浴井。在其他語言中，這種命名風格通常是不被建議的磺浙。但是在 Clojure 中洪囤，你可以使用類似 x y a b 之類的名稱撕氧，來表示一個非常通用的類型，也就是表示這個函數(shù)支持各種類型的值伦泥。 ?