許多程序員喜歡談論函數(shù)式編程，但如果你問他們是否實際運用過，大多數(shù)的回答都會是“沒有”。原因很簡單：我們初學編程時，就被教導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

• 函數(shù)式編程將計算視為數(shù)學函數(shù)的求值，并避免狀態(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（由于不變性而經(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)并返回函數(shù)作為結(jié)果的函數(shù)）。
• 函數(shù)式編程可以編寫更簡潔、更易讀的代碼，通過避免狀態(tài)和可變數(shù)據(jù)來鼓勵安全編程。它還可以幫助你專注于你想要實現(xiàn)的目標，而不是管理過程中的偶然事件。
• 盡管函數(shù)式編程具有優(yōu)勢，但對于那些接受過命令式訓練的人來說，它的學習曲線非常陡峭。傳統(tǒng)上與函數(shù)式編程相關(guān)的某些好處并不適用于 PHP，因為它并非設計為函數(shù)式編程語言。它也可能并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“一種將計算視為數(shù)學函數(shù)的求值并避免狀態(tài)和可變數(shù)據(jù)的編程范例”。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)以達到預期結(jié)果的步驟。當我們說函數(shù)是一等公民時，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”。我們稍后將再次討論這一點，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，當我們需要操作集合或數(shù)組時，可以使用 for 和 foreach 等循環(huán)結(jié)構(gòu)，遍歷每個元素并使用臨時變量來保存當前值。但是，由于不變性，這種方法在函數(shù)式編程中是不可能的。遞歸是答案，因為這種簿記是通過調(diào)用堆棧隱式完成的。假設我們想編寫一個函數(shù)來查找數(shù)組中所有元素的總和（暫時忘記 array_sum() 的存在）。以函數(shù)式風格，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。對于包含多個值的數(shù)組，它將返回第一個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

如果一個函數(shù)不改變自身外部對象的（例如全局變量或靜態(tài)變量）的值，并且沒有任何 I/O 效應（例如寫入文件、數(shù)據(jù)庫等），則稱該函數(shù)沒有副作用。此類函數(shù)也稱為純函數(shù)。對于給定的參數(shù)集，純函數(shù)的輸出將始終相同，這導致了另一個稱為引用透明性的屬性。當函數(shù)是引用透明的時，我們可以用它的值替換該函數(shù)，而不會影響程序的行為。所有數(shù)學函數(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)式編程的兩個最顯著特征。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)并可以返回函數(shù)作為結(jié)果的函數(shù)。最近添加的兩個重要功能使我們能夠在 PHP 中編寫高階函數(shù)：lambda 表達式和閉包。

Lambda 函數(shù)

lambda 函數(shù)（也稱為匿名函數(shù)）只是一個沒有名稱的函數(shù)。當我們定義匿名函數(shù)時，會返回對該函數(shù)的引用，該引用存儲在一個變量中以供以后使用。我們使用此變量在需要時調(diào)用該函數(shù)。許多不同的語言都采用了這個概念。事實上，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
});

這段代碼非常簡單易懂，這可能會讓我們忘記它的函數(shù)式方面。PHP 在 5.3 版本中引入了這個強大的功能，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
?>

在談論函數(shù)，特別是匿名函數(shù)時，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，你可能希望在函數(shù)內(nèi)部引用父作用域中的變量。閉包類似于 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”并使用 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，我們不會在每次調(diào)用函數(shù)時都傳遞利率。相反，我們將其定義在外部，并使用 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)，通過部分應用其參數(shù)。你只需要在調(diào)用創(chuàng)建的函數(shù)時傳遞剩余的參數(shù)。我們可以使用閉包在 PHP 中創(chuàng)建部分函數(shù)。這是一個示例，用于根據(jù)其長度、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)將返回另一個函數(shù)以接受剩余的必要值。

$("#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，我們可以通過將長度、寬度和高度相乘直接返回體積。如果參數(shù)數(shù)量少于參數(shù)，則返回一個新函數(shù)以查找預先設置了給定參數(shù)的體積。現(xiàn)在假設我們大多數(shù)時候都在查找長度固定的盒子（例如 10）的體積。這可以通過將 10 作為第一個參數(shù)輕松完成，或者我們可以通過將 10 作為第一個參數(shù)來創(chuàng)建部分函數(shù)，然后只請求剩余的值。

<?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，你將一個接受多個參數(shù)的函數(shù)轉(zhuǎn)換為多個每個都接受單個參數(shù)的函數(shù)。例如，類似于 f(x,y,z) 到 f(x)(y)(z)（盡管 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)于使用實際示例進行柯里化的優(yōu)秀文章。

優(yōu)點和缺點

函數(shù)式編程的功能在 PHP 中有很多實際用途。例如，lambda 函數(shù)在使用回調(diào)函數(shù)時被廣泛使用。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
?>

當請求 URL 與此路由匹配時，Slim 會調(diào)用回調(diào)函數(shù)。Vance Lucas 之前寫過一些關(guān)于 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)來鼓勵安全編程。在函數(shù)式編程中，你應該編寫每個只做一件事情并且不會產(chǎn)生任何副作用的函數(shù)。該范例對模塊化和函數(shù)簡潔性的強調(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于你想要實現(xiàn)的目標的代碼，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)計數(shù)器變量進行比較）。但是請記住，傳統(tǒng)上與函數(shù)式編程相關(guān)的某些優(yōu)點并不適用于 PHP，因為它并非設計為函數(shù)式編程語言。例如，無副作用的函數(shù)非常適合并行處理，但 PHP 腳本不會以這種方式運行。也不總是容易計算遞歸和惰性函數(shù)的成本，并且由于內(nèi)部開銷，可能會出現(xiàn)嚴重的性能問題。有時，為了提高效率，用可變性來編寫程序更有意義。也許函數(shù)式編程最大的缺點是對于那些接受過命令式訓練的人來說，它的學習曲線非常陡峭。但總的來說，函數(shù)式編程很有趣，學習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。它不是一個萬能的解決方案，但可以根據(jù)需要應用于更簡潔、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范例；它是一種思考和推理程序的方式。如果你能進行函數(shù)式思考，你幾乎可以用任何語言進行函數(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，利用 PHP 的功能來編寫并提供它們的示例。雖然本文中給出的示例可能對你來說并不實用，但你會發(fā)現(xiàn)許多情況，函數(shù)式風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，進行函數(shù)式思考，并享受樂趣！圖片來自 Fotolia

關(guān)于 PHP 函數(shù)式編程的常見問題

PHP 中函數(shù)式編程和面向?qū)ο缶幊痰闹饕獏^(qū)別是什么？

函數(shù)式編程和面向?qū)ο缶幊淌?PHP 中使用的兩種不同的范例。主要區(qū)別在于它們?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，并且沒有狀態(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@對象及其交互展開，這些對象可以維護狀態(tài)并隨時間變化。這可能會導致不同的輸出，即使輸入相同也是如此。

我如何開始使用 PHP 進行函數(shù)式編程？

要開始使用 PHP 進行函數(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)。然后，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，這些庫為使用數(shù)據(jù)數(shù)組提供流暢、便捷的包裝器。

PHP 中函數(shù)式編程的好處是什么？

PHP 中的函數(shù)式編程可以編寫更簡潔、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于預測和測試。函數(shù)式編程還可以編寫更模塊化的代碼，因為函數(shù)可以輕松組合和重用。

使用 PHP 進行函數(shù)式編程有哪些限制或挑戰(zhàn)？

雖然函數(shù)式編程有其優(yōu)點，但它也有一些挑戰(zhàn)。PHP 最初并非設計為函數(shù)式編程，因此某些功能可能不如為函數(shù)式編程設計的語言那樣強大或高效。此外，函數(shù)式編程需要不同的思維方式，對于習慣于命令式或面向?qū)ο缶幊痰拈_發(fā)人員來說，學習曲線可能很陡峭。

函數(shù)式編程如何影響 PHP 中的性能？

函數(shù)式編程對 PHP 性能的影響可能會有所不同。在某些情況下，函數(shù)式編程可以編寫更高效的代碼，因為它避免了狀態(tài)更改和副作用。但是，在其他情況下，它可能效率較低，因為它通常涉及創(chuàng)建新對象而不是修改現(xiàn)有對象。重要的是要分析和測試你的代碼，以確保它滿足你的性能要求。

學習 PHP 函數(shù)式編程的一些好的資源是什么？

有很多資源可用于學習 PHP 函數(shù)式編程。一些好的起點包括 PHP 手冊（其中有一節(jié)關(guān)于函數(shù)式編程的內(nèi)容）以及在線教程和文章。還有一些關(guān)于這個主題的書籍，例如 Gilles Crettenand 的《PHP 函數(shù)式編程》。

我可以在 PHP 中使用函數(shù)式編程進行 Web 開發(fā)嗎？

是的，你可以在 PHP 中使用函數(shù)式編程進行 Web 開發(fā)。函數(shù)式編程可以幫助你編寫更簡潔、更模塊化的代碼，這在 Web 開發(fā)環(huán)境中可能很有益。但是，請記住，PHP 是一種多范例語言，因此你也可以使用其他編程風格，例如面向?qū)ο缶幊獭?/p>

PHP 中的函數(shù)式編程如何處理錯誤處理？

在函數(shù)式編程中，錯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 單子進行錯誤處理。這允許你將操作鏈接在一起，如果任何操作失敗，則跳過其余鏈。

PHP 中的函數(shù)式編程是否適合大型應用程序？

函數(shù)式編程可以用于大型應用程序，但這取決于應用程序的具體要求。函數(shù)式編程可以編寫更簡潔、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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