許多程序員喜歡談?wù)摵瘮?shù)式編程，但如果你問他們是否實(shí)際運(yùn)用過，大多數(shù)的回答都會(huì)是“沒有”。原因很簡(jiǎn)單：我們初學(xué)編程時(shí)，就被教導(dǎo)以命令式思維方式思考，即程序流程圖和步驟。因此，本文將解釋函數(shù)式編程的一些重要概念以及如何在 PHP 中編寫函數(shù)式代碼。

關(guān)鍵要點(diǎn)

• 函數(shù)式編程將計(jì)算視為數(shù)學(xué)函數(shù)的求值，並避免狀態(tài)和可變數(shù)據(jù)，將函數(shù)視為一等公民。這意味著函數(shù)可以在命令式編程中像值一樣使用。
• 函數(shù)式編程的關(guān)鍵概念包括不變性（一旦定義，變量的值就不能更改）、遞歸（由於不變性而經(jīng)常使用）、純函數(shù)（無副作用的函數(shù)）和高階函數(shù)（可以將函數(shù)作為參數(shù)並返回函數(shù)作為結(jié)果的函數(shù)）。
• 函數(shù)式編程可以編寫更簡(jiǎn)潔、更易讀的代碼，通過避免狀態(tài)和可變數(shù)據(jù)來鼓勵(lì)安全編程。它還可以幫助你專注於你想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，而不是管理過程中的偶然事件。
• 儘管函數(shù)式編程具有優(yōu)勢(shì)，但對(duì)於那些接受過命令式訓(xùn)練的人來說，它的學(xué)習(xí)曲線非常陡峭。傳統(tǒng)上與函數(shù)式編程相關(guān)的某些好處並不適用於 PHP，因?yàn)樗鼇K非設(shè)計(jì)為函數(shù)式編程語言。它也可能並非編寫程序最有效的方式。

函數(shù)式編程的重要概念

維基百科將函數(shù)式編程定義為“一種將計(jì)算視為數(shù)學(xué)函數(shù)的求值並避免狀態(tài)和可變數(shù)據(jù)的編程範(fàn)例”。在函數(shù)式編程中，函數(shù)被視為一等公民，而在命令式編程中，我們主要關(guān)注數(shù)據(jù)以及改變數(shù)據(jù)以達(dá)到預(yù)期結(jié)果的步驟。當(dāng)我們說函數(shù)是一等公民時(shí)，這意味著我們可以像在命令式編程中使用值一樣使用函數(shù)。它們可以作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，在另一個(gè)函數(shù)內(nèi)定義，甚至可以作為結(jié)果返回。換句話說，“函數(shù)就是值”。我們稍後將再次討論這一點(diǎn)，但函數(shù)式編程還有許多其他重要概念。僅舉幾例：

不變性

不變性是指變量的值一旦定義就不能更改的行為。不同的語言有不同的實(shí)現(xiàn)方式；例如，在 PHP 中，使變量不變的唯一方法是將其定義為常量。

遞歸

遞歸在函數(shù)式編程中也很突出。在命令式編程中，當(dāng)我們需要操作集合或數(shù)組時(shí)，可以使用 for 和 foreach 等循環(huán)結(jié)構(gòu)，遍歷每個(gè)元素並使用臨時(shí)變量來保存當(dāng)前值。但是，由於不變性，這種方法在函數(shù)式編程中是不可能的。遞歸是答案，因?yàn)檫@種簿記是通過調(diào)用堆棧隱式完成的。假設(shè)我們想編寫一個(gè)函數(shù)來查找數(shù)組中所有元素的總和（暫時(shí)忘記 array_sum() 的存在）。以函數(shù)式風(fēng)格，我們將編寫：

<?php
function sum($array) {
    if (empty($array))
        return 0;
    else
        return $array[0] + sum(array_slice($array, 1));
}

$total = sum(array(1, 2, 3)); // 6
?>

空列表將返回 0，這是我們的基本條件。對(duì)於包含多個(gè)值的數(shù)組，它將返回第一個(gè)元素與所有其他元素的遞歸總和的相加結(jié)果。

純函數(shù)和引用透明性

如果一個(gè)函數(shù)不改變自身外部對(duì)象的（例如全局變量或靜態(tài)變量）的值，並且沒有任何 I/O 效應(yīng)（例如寫入文件、數(shù)據(jù)庫(kù)等），則稱該函數(shù)沒有副作用。此類函數(shù)也稱為純函數(shù)。對(duì)於給定的參數(shù)集，純函數(shù)的輸出將始終相同，這導(dǎo)致了另一個(gè)稱為引用透明性的屬性。當(dāng)函數(shù)是引用透明的時(shí)，我們可以用它的值替換該函數(shù)，而不會(huì)影響程序的行為。所有數(shù)學(xué)函數(shù)都是純函數(shù)，而日期函數(shù)、rand() 等則是非純函數(shù)。

高階函數(shù)

上述概念幾乎可以在任何編程語言中實(shí)現(xiàn)，但一等公民函數(shù)和高階函數(shù)是函數(shù)式編程的兩個(gè)最顯著特徵。我已經(jīng)解釋了一等公民函數(shù)意味著函數(shù)可以被視為值。高階函數(shù)是可以將函數(shù)作為參數(shù)並可以返回函數(shù)作為結(jié)果的函數(shù)。最近添加的兩個(gè)重要功能使我們能夠在 PHP 中編寫高階函數(shù)：lambda 表達(dá)式和閉包。

Lambda 函數(shù)

lambda 函數(shù)（也稱為匿名函數(shù)）只是一個(gè)沒有名稱的函數(shù)。當(dāng)我們定義匿名函數(shù)時(shí)，會(huì)返回對(duì)該函數(shù)的引用，該引用存儲(chǔ)在一個(gè)變量中以供以後使用。我們使用此變量在需要時(shí)調(diào)用該函數(shù)。許多不同的語言都採(cǎi)用了這個(gè)概念。事實(shí)上，你可能在日常的 JavaScript 編程中使用 lambda 函數(shù)，將它們作為不同用戶交互和 Ajax 調(diào)用的回調(diào)函數(shù)。

$("#myButton").click(function () {
    // do something
});

這段代碼非常簡(jiǎn)單易懂，這可能會(huì)讓我們忘記它的函數(shù)式方面。 PHP 在 5.3 版本中引入了這個(gè)強(qiáng)大的功能，它允許我們以類似的方式編寫 PHP 代碼：

<?php
$square = function ($arg) {
    return $arg * $arg;
};

$value = $square(2); // 4
?>

在談?wù)摵瘮?shù)，特別是匿名函數(shù)時(shí)，了解如何處理變量作用域非常重要。例如，JavaScript 允許你在 lambda 內(nèi)部訪問外部作用域的變量，而 PHP 則不允許。 lambda 內(nèi)部有它自己的作用域，就像常規(guī) PHP 函數(shù)一樣。

閉包

有時(shí)，你可能希望在函數(shù)內(nèi)部引用父作用域中的變量。閉包類似於 lambda 函數(shù)，但略有不同，你可以訪問外部作用域的變量。我們可以使用“reach out”並使用 PHP 的 use 關(guān)鍵字綁定外部變量，該關(guān)鍵字也在 PHP 5.3 中引入。

<?php
function sum($array) {
    if (empty($array))
        return 0;
    else
        return $array[0] + sum(array_slice($array, 1));
}

$total = sum(array(1, 2, 3)); // 6
?>

在這種情況下，我們不會(huì)在每次調(diào)用函數(shù)時(shí)都傳遞利率。相反，我們將其定義在外部，並使用 use 關(guān)鍵字使其在函數(shù)內(nèi)部可用。

部分函數(shù)和柯里化

簡(jiǎn)單來說，部分函數(shù)是從現(xiàn)有函數(shù)創(chuàng)建的函數(shù)，通過部分應(yīng)用其參數(shù)。你只需要在調(diào)用創(chuàng)建的函數(shù)時(shí)傳遞剩餘的參數(shù)。我們可以使用閉包在 PHP 中創(chuàng)建部分函數(shù)。這是一個(gè)示例，用於根據(jù)其長(zhǎng)度、寬度和高度查找盒子的體積。所有參數(shù)都是可選的；如果你沒有提供所有參數(shù)，該函數(shù)將返回另一個(gè)函數(shù)以接受剩餘的必要值。

$("#myButton").click(function () {
    // do something
});

所有參數(shù)都是可選的。首先檢查調(diào)用者是否傳遞了所有參數(shù)。在這種情況下，我們可以通過將長(zhǎng)度、寬度和高度相乘直接返回體積。如果參數(shù)數(shù)量少於參數(shù)，則返回一個(gè)新函數(shù)以查找預(yù)先設(shè)置了給定參數(shù)的體積?，F(xiàn)在假設(shè)我們大多數(shù)時(shí)候都在查找長(zhǎng)度固定的盒子（例如 10）的體積。這可以通過將 10 作為第一個(gè)參數(shù)輕鬆完成，或者我們可以通過將 10 作為第一個(gè)參數(shù)來創(chuàng)建部分函數(shù)，然後隻請(qǐng)求剩餘的值。

<?php
$square = function ($arg) {
    return $arg * $arg;
};

$value = $square(2); // 4
?>

柯里化是部分函數(shù)的一種特殊情況，你將一個(gè)接受多個(gè)參數(shù)的函數(shù)轉(zhuǎn)換為多個(gè)每個(gè)都接受單個(gè)參數(shù)的函數(shù)。例如，類似於 f(x,y,z) 到 f(x)(y)(z)（儘管 PHP 語法不允許像這樣嵌套函數(shù)調(diào)用）。如果你有興趣了解更多信息，Timothy Boronczyk 撰寫了一篇關(guān)於使用實(shí)際示例進(jìn)行柯里化的優(yōu)秀文章。

優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

函數(shù)式編程的功能在 PHP 中有很多實(shí)際用途。例如，lambda 函數(shù)在使用回調(diào)函數(shù)時(shí)被廣泛使用。例如，使用 Slim 框架，你可以定義如下路由：

<?php
function sum($array) {
    if (empty($array))
        return 0;
    else
        return $array[0] + sum(array_slice($array, 1));
}

$total = sum(array(1, 2, 3)); // 6
?>

當(dāng)請(qǐng)求 URL 與此路由匹配時(shí)，Slim 會(huì)調(diào)用回調(diào)函數(shù)。 Vance Lucas 之前寫過一些關(guān)於 Lambda 函數(shù)的其他有趣用例的文章。通過避免狀態(tài)和可變數(shù)據(jù)來鼓勵(lì)安全編程。在函數(shù)式編程中，你應(yīng)該編寫每個(gè)只做一件事情並且不會(huì)產(chǎn)生任何副作用的函數(shù)。該範(fàn)例對(duì)模塊化和函數(shù)簡(jiǎn)潔性的強(qiáng)調(diào)可以使更容易根據(jù)不同的、小的子程序來推斷你的程序。函數(shù)式編程還可以幫助你編寫專注於你想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)的代碼，而不是明確地管理過程中的偶然事件（將遞歸與必須管理循環(huán)計(jì)數(shù)器變量進(jìn)行比較）。但是請(qǐng)記住，傳統(tǒng)上與函數(shù)式編程相關(guān)的某些優(yōu)點(diǎn)並不適用於 PHP，因?yàn)樗鼇K非設(shè)計(jì)為函數(shù)式編程語言。例如，無副作用的函數(shù)非常適合併行處理，但 PHP 腳本不會(huì)以這種方式運(yùn)行。也不總是容易計(jì)算遞歸和惰性函數(shù)的成本，並且由於內(nèi)部開銷，可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的性能問題。有時(shí)，為了提高效率，用可變性來編寫程序更有意義。也許函數(shù)式編程最大的缺點(diǎn)是對(duì)於那些接受過命令式訓(xùn)練的人來說，它的學(xué)習(xí)曲線非常陡峭。但總的來說，函數(shù)式編程很有趣，學(xué)習(xí)它將為你提供思考舊問題的新的工具，幫助你作為程序員成長(zhǎng)。它不是一個(gè)萬能的解決方案，但可以根據(jù)需要應(yīng)用於更簡(jiǎn)潔、更優(yōu)雅的 PHP 代碼。

總結(jié)

函數(shù)式編程不僅僅是一種編程範(fàn)例；它是一種思考和推理程序的方式。如果你能進(jìn)行函數(shù)式思考，你幾乎可以用任何語言進(jìn)行函數(shù)式編程。在本文中，我們討論了函數(shù)式編程的基礎(chǔ)知識(shí)，利用 PHP 的功能來編寫並提供它們的示例。雖然本文中給出的示例可能對(duì)你來說並不實(shí)用，但你會(huì)發(fā)現(xiàn)許多情況，函數(shù)式風(fēng)格可以顯著提高你正在編寫的代碼的質(zhì)量。嘗試尋找這樣的案例，進(jìn)行函數(shù)式思考，並享受樂趣！ 圖片來自 Fotolia

關(guān)於 PHP 函數(shù)式編程的常見問題

PHP 中函數(shù)式編程和麵向?qū)ο缶幊痰闹饕獏^(qū)別是什麼？

函數(shù)式編程和麵向?qū)ο缶幊淌?PHP 中使用的兩種不同的範(fàn)例。主要區(qū)別在於它們?nèi)绾喂芾頎顟B(tài)和數(shù)據(jù)。在函數(shù)式編程中，函數(shù)是一等公民，並且沒有狀態(tài)的概念。這意味著給定相同的輸入，函數(shù)將始終產(chǎn)生相同的輸出。另一方面，面向?qū)ο缶幊虈@對(duì)象及其交互展開，這些對(duì)象可以維護(hù)狀態(tài)並隨時(shí)間變化。這可能會(huì)導(dǎo)致不同的輸出，即使輸入相同也是如此。

我如何開始使用 PHP 進(jìn)行函數(shù)式編程？

要開始使用 PHP 進(jìn)行函數(shù)式編程，你需要了解基本概念，例如純函數(shù)、不變性和高階函數(shù)。然後，你可以開始編寫不改變狀態(tài)且不產(chǎn)生副作用的函數(shù)。 PHP 具有支持函數(shù)式編程的內(nèi)置函數(shù)，例如 array_map、array_filter 和 array_reduce。你還可以使用 Laravel 集合之類的庫(kù)，這些庫(kù)為使用數(shù)據(jù)數(shù)組提供流暢、便捷的包裝器。

PHP 中函數(shù)式編程的好處是什麼？

PHP 中的函數(shù)式編程可以編寫更簡(jiǎn)潔、更易讀的代碼。它可以幫助你避免常見的編程問題，例如副作用和狀態(tài)更改，這可以使你的代碼更易於預(yù)測(cè)和測(cè)試。函數(shù)式編程還可以編寫更模塊化的代碼，因?yàn)楹瘮?shù)可以輕鬆組合和重用。

使用 PHP 進(jìn)行函數(shù)式編程有哪些限製或挑戰(zhàn)？

雖然函數(shù)式編程有其優(yōu)點(diǎn)，但它也有一些挑戰(zhàn)。 PHP 最初並非設(shè)計(jì)為函數(shù)式編程，因此某些功能可能不如為函數(shù)式編程設(shè)計(jì)的語言那樣強(qiáng)大或高效。此外，函數(shù)式編程需要不同的思維方式，對(duì)於習(xí)慣於命令式或面向?qū)ο缶幊痰拈_發(fā)人員來說，學(xué)習(xí)曲線可能很陡峭。

函數(shù)式編程如何影響 PHP 中的性能？

函數(shù)式編程對(duì) PHP 性能的影響可能會(huì)有所不同。在某些情況下，函數(shù)式編程可以編寫更高效的代碼，因?yàn)樗苊饬藸顟B(tài)更改和副作用。但是，在其他情況下，它可能效率較低，因?yàn)樗ǔＩ婕皠?chuàng)建新對(duì)象而不是修改現(xiàn)有對(duì)象。重要的是要分析和測(cè)試你的代碼，以確保它滿足你的性能要求。

學(xué)習(xí) PHP 函數(shù)式編程的一些好的資源是什麼？

有很多資源可用於學(xué)習(xí) PHP 函數(shù)式編程。一些好的起點(diǎn)包括 PHP 手冊(cè)（其中有一節(jié)關(guān)於函數(shù)式編程的內(nèi)容）以及在線教程和文章。還有一些關(guān)於這個(gè)主題的書籍，例如 Gilles Crettenand 的《PHP 函數(shù)式編程》。

我可以在 PHP 中使用函數(shù)式編程進(jìn)行 Web 開發(fā)嗎？

是的，你可以在 PHP 中使用函數(shù)式編程進(jìn)行 Web 開發(fā)。函數(shù)式編程可以幫助你編寫更簡(jiǎn)潔、更模塊化的代碼，這在 Web 開發(fā)環(huán)境中可能很有益。但是，請(qǐng)記住，PHP 是一種多範(fàn)例語言，因此你也可以使用其他編程風(fēng)格，例如面向?qū)ο缶幊獭?

PHP 中的函數(shù)式編程如何處理錯(cuò)誤處理？

在函數(shù)式編程中，錯(cuò)誤處理通常是通過使用單子來完成的，單子是一種可以表示計(jì)算而不是值的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在 PHP 中，你可以使用 Maybe 單子進(jìn)行錯(cuò)誤處理。這允許你將操作鏈接在一起，如果任何操作失敗，則跳過其餘鏈。

PHP 中的函數(shù)式編程是否適合大型應(yīng)用程序？

函數(shù)式編程可以用於大型應(yīng)用程序，但這取決於應(yīng)用程序的具體要求。函數(shù)式編程可以編寫更簡(jiǎn)潔、更模塊化的代碼，這在大規(guī)模環(huán)境中可能很有益。但是，在某些情況下它也可能效率較低，因此重要的是要考慮權(quán)衡。

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