什么是函数式编程以及我们为什么要使用它?

如果你刚刚开始学习编程，那么你可能很难决定首先学习哪种编程范例和语言。如果你想学习与当今技术环境相关的编程范式，不妨考虑函数式编程。这是一种更简单、更干净、更可预测的代码创建方式。生成的代码也更易于测试和维护。但究竟什么是函数式编程?请继续阅读，进一步了解这种编程范式吧!

一、什么是函数式编程?

函数式编程(FP)是一种使用纯函数创建可维护软件的软件开发方法。换句话说，程序是通过实现和组合函数来创建的。函数式编程通过使用变量、参数和返回值等函数来创建优雅简洁的代码，从而利用语言支持的优势。FP 还使用不可变数据，避免共享状态等概念。这与使用变量数据和共享状态的面向对象编程(OOP)形成鲜明对比。

函数式编程语言侧重于声明和表达式，而不是执行操作。函数也被视为一等公民，这意味着它们可以作为参数传递，由其他函数返回，也可以附加到名称中。FP 注重结果而非过程，不支持循环运算符和条件运算符(如 if-else)等迭代运算。

FP 由 lambda 微积分(λ-calculus)演变而来，这是数学家 Alonzo Church 在 20 世纪 30 年代开发的一种用于函数和应用程序的简单符号。函数式范式被许多编程语言和方言所采用，包括 Scheme、Common Lisp (CL) 和 Elixir。当今许多领先的编程语言，包括 C#、Java、Javascript、PHP 和 Python，都支持函数式编程或使用 FP 中的函数。

二、函数式编程的优点

a.模块化--如前所述，函数式编程高度模块化。这使得生成的代码更简短、更易读。任何尝试过解读代码的人都会欣赏这种简洁性。

b.你可以在程序中实现 lambda 算法，用它们来解决复杂的问题。

c.程序中包含许多函数式结构，包括延迟映射、延迟评估和列表。

d.有些编程语言支持嵌套函数，这大大改善了代码维护。

e.问题更容易发现和解决--FP 对纯函数的依赖使得调试和单元测试更加容易。纯函数还能防止代码中出现混乱和错误问题。

f.支持并发安全性--如果两个并发进程不试图同时访问相同的数据，代码就是安全的。这种错误就是 "竞赛条件"。由于纯函数从不与程序的其他部分共享状态，因此不会出现竞赛条件。

三、面向对象编程与函数式编程的区别

面向对象编程与函数式编程之间有一些关键区别，其中之一就是命令式编程模型与声明式编程模型。

OOP 使用命令式编程模型，这意味着解决问题所需的每一步总是要编码一个函数。在编码每个函数时，代码本身决定了如何解决问题。这种模式并不依赖模型来解决问题，而是假设程序员知道解决问题所需的函数。由于 FP 使用声明式编程模型，因此它依赖编程语言的基本概念来执行必要的步骤，以实现预定义的结果。

命令式程序侧重于逐步解决问题的过程，而声明式程序侧重于解决问题的结果。

另一个关键区别是可变性。OOP 使用可变数据，而 FP 使用不可变数据。可变对象在创建后可以修改(或移动)，而不可变对象则不能。在 FP 中，你需要创建一个对象副本，并使用该副本编写代码的其余部分。一般来说，不可变代码更容易更新，更易于管理，也更容易测试和调试。由于变量是恒定的，因此也更容易理解和分析生成的代码。许多程序员和软件开发人员更喜欢使用 FP 模型。

归根结底，哪种编程模式适合你取决于你要使用的应用程序。OOP 最适合标准、简单的项目，而 FP 最适合需要可扩展性和灵活性的项目。

四、6种最流行的函数式编程语言

1.Haskell

Haskel是一种通用的全函数式编程语言。每个函数都是数学意义上的纯函数。它没有语句或指令，只有不能改变变量(局部或全局)或访问状态(如随机数或时间)的表达式。

2.Erlang

Erlang (Erlang/OTP) 是一种通用的并行和函数式编程语言。Erlang 广泛应用于电子商务、计算机电话和即时通讯领域。

3.Clojure

Clojure 是 Java 平台上的一种功能性动态 Lisp 语言。它将高度组织化的基础架构与交互式脚本语言开发相结合。Clojure 是多线程编程的理想选择。

4.Common Lisp

Common Lisp 是 Lisp 编程语言家族的后裔。它已被 ANSI 标准化，是一种多范式语言(支持函数式、过程式和面向对象编程范式的组合)。Common Lisp 还有一个强大的宏系统，允许程序员根据自己的应用程序定制语言。

5.Scala

Scala 是一种通用编程语言，同时支持面向对象和函数式编程。静态类型有助于防止复杂应用中的错误，而 Javascript 和 JVM 运行时允许程序员构建由库生态系统支持的动态系统。

6.Elixir

Elixir 是一种通用函数式编程语言，适用于创建可扩展和可维护的应用程序。它使用 Erlang 虚拟机为具有低延迟和容错能力的分布式系统提供动力。Elixir 广泛应用于嵌入式软件、网络开发、多媒体处理和其他应用。

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