Golang 函数式编程基础

本文主要介绍如何在 Golang 中实现函数式编程的基础概念和技巧，详细阐述了函数式编程的多个关键概念，并通过代码示例展示如何在 Go 中实现。原文：Basics of Functional Programming in Go

当听到 "函数式编程" 时，Go 并不是你会首先想到的语言。你可能会想到 Haskell，它有纯函数和单子（先别慌），或者 JavaScript，它喜欢用高阶函数和回调来炫耀。但你也可以用 Go 进行函数式编程，而且一点也不枯燥无聊。

高阶函数（Higher-Order Functions）

首先，我们来谈谈高阶函数。这些函数可以与其他函数很好的配合，要么将它们作为参数，要么将它们作为返回值。在 Go 的世界里，这不仅是可能的，而且是非常巧妙的。

package main

import (
 "fmt"
)

func filter(numbers []int, f func(int) bool) []int {
 var result []int
 for _, value := range numbers {
  if f(value) {
   result = append(result, value)
  }
 }
 return result
}

func isEven(n int) bool {
 return n%2 == 0
}

func main() {
 numbers := []int{1, 2, 3, 4}
 even := filter(numbers, isEven)
 fmt.Println(even) // [2, 4]
}

你看到了吗？我们好像在用一个更快的 JavaScript。

柯里化（Currying）

接下来是柯里化，这是将一个接收多个参数的函数分解成一系列各接收一个参数的函数。它实际上没有想象的那么复杂。

package main

import "fmt"

func add(a int) func(int) int {
 return func(b int) int {
  return a + b
 }
}

func main() {
 addFive := add(5)
 fmt.Println(addFive(3)) // 8
}

简单、直接，无需任何修饰即可完成工作。

不变性（Immutability）

函数式编程的特点之一是不变性。一旦构造了某样东西，就不会再改变。相反，如果你需要不同的东西，可以构建一个新的。这乍听起来可能有点浪费，但实际上却能保持整洁并减少副作用。

package main

import "fmt"

func main() {
 obj := map[string]int{"a": 1, "b": 2}
 newObj := make(map[string]int)
 for k, v := range obj {
  newObj[k] = v
 }
 newObj["b"] = 3
 fmt.Println(newObj) // map[a:1 b:3]
}

纯函数（Pure Functions）

纯函数就像是个爱干净的朋友，不会接触或修改其范围之外的任何东西。你所传入的就是你所使用的，你所返回的就是它们唯一的效果。

package main

import "fmt"

func square(x int) int {
 return x * x
}

func main() {
 fmt.Println(square(5)) // 25
}

看，没有副作用。在创建这个函数的过程中，没有破坏任何全局变量。

算子（Functors）

用最浅显易懂的话来说，算子就是任何可以映射函数的东西。想想不起眼的数组，对每一项应用一个函数，然后得到一个新数组。在 Go 中，没有内置的通用 map 函数，但我们可以自己构建。

让定义一个操作 int 切片的算子：

package main

import "fmt"

// Functor on a slice of int
func mapInts(values []int, f func(int) int) []int {
 result := make([]int, len(values))
 for i, v := range values {
  result[i] = f(v)
 }
 return result
}

func main() {
 numbers := []int{1, 2, 3, 4}
 squared := mapInts(numbers, func(x int) int { return x * x })
 fmt.Println(squared) // [1, 4, 9, 16]
}

看看这个！有了这样的编码技巧，谁还需要内置方法呢？

自映射算子（Endofunctors）

现在，我们来谈谈自映射算子，这只是一种花哨的说法，意思是一种将类型映射到相同类型的算子。简单来说，从一个 Go 切片开始，最终也会得到一个同样类型的 Go 切片。这不是什么高科技，只是类型一致性的问题。

以之前的 mapInts 为例，这是一个变相的自映射算子。它接收 []int 并返回 []int，没有类型转换。

单态（Monoids）

想象一下，在一个聚会上，每个人都需要带一个朋友。单子就像这样，不过代表的是类型。它们需要两样东西：一个结合两种类型的操作和一个特殊值，后者就像最讨人喜欢的朋友 -- 它与每个人都相处融洽，却不会改变他们的任何东西。

在 Go 中，可以通过切片或数字看到这一点。我们以数字为例，因为数字更容易上手：

package main

import "fmt"

// Integer addition is a monoid with zero as the identity element
func add(a, b int) int {
 return a + b
}

func main() {
 fmt.Println(add(5, 5))  // 10
 fmt.Println(add(5, 0))  // 5
 fmt.Println(add(0, 0))  // 0
}

在这里，0 是我们的英雄，是身份元素，它让数字保持不变。

单子（Monads）

"单子是自映射算子类别中的一个单态。"

当有人抛出 "单子是子映射算子类别中的一个单态" 这样的话语时，他们基本上是在炫耀自己的计算机科学词汇量。详细解释一下：单子（monad）是一种编程结构，以超级特殊的方式处理类型和函数 -- 就像有些人对咖啡的冲泡方式很挑剔一样。用最简单的话来说，单态（monoid）就是用一种特殊的规则将各种东西组合在一起，其中包括一个无用元素或身份元素。现在，再加上子映射算子（endofunctors），就像普通的老式函数一样，但它们坚持在自己的小宇宙（范畴）内变换事物。把这一切放在一起，你就会明白，单子可以被看作是将函数按序列粘连在一起的一种方式，只不过是以一种超级自足的方式，同时也尊重数据的原始结构。这就像在说："我们要去公路旅行，但只能走风景优美的小路，最后我们还是会回到起点"。

单子是万事通，不仅可以处理带有上下文的值（如错误或列表），还可以通过传递上下文的方式将操作链在一起。在 Go 中，要模仿这一点可能有点困难，但让我们来看看错误处理，这也是单子的实际用途。

package main

import (
 "errors"
 "fmt"
)

// Maybe represents a monad for error handling
func Maybe(value int, err error, f func(int) (int, error)) (int, error) {
 if err != nil {
  return 0, err
 }
 return f(value)
}

func main() {
 // Simulate a computation that might fail
 process := func(v int) (int, error) {
  if v < 0 {
   return 0, errors.New("negative value")
  }
  return v * v, nil
 }

 // Use our Maybe "monad" to handle potential errors
 result, err := Maybe(5, nil, process)
 if err != nil {
  fmt.Println("Error:", err)
 } else {
  fmt.Println("Success:", result) // Success: 25
 }
}

这个临时单子可以帮助我们处理可能出错的计算，而不会在代码中造成恐慌和混乱。

结论

Go 中的函数式编程可能不是函数式范例的典型代表，但却是完全可行的，甚至可以很有趣。谁知道呢，对吧？现在，你应该明白，Go 可以像其他语言一样实现函数式编程，只要稍加努力，就能写出简洁、高效、健壮的代码。

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