函數(shù)式編程很難，這正是你要學(xué)習(xí)它的原因

本文翻譯自文章Functional Programming Is Hard, That's Why It's Good。

奇怪的是沒有，很少有人每天使用函數(shù)式編程語言。如果您使用Scala、Haskell、Erlang、F# 或Lisp 的某些方言進行編程，很可能沒有公司愿意雇用您。這個行業(yè)的絕大多數(shù)人使用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，如Python、Ruby、Java 或C# ——，他們覺得這些語言很舒服。是的，您可能偶爾會使用一兩個“函數(shù)式語言特性”，例如“塊”，但人們不進行函數(shù)式編程。

然而，多年來，我們一直被教導(dǎo)說函數(shù)式編程語言很好，很棒。我還記得第一次閱讀ESR 關(guān)于學(xué)習(xí)Lisp 的著名論文時的困惑?；蛟S大多數(shù)人都比較熟悉Paul Graham 的《Beating The Averages》 文章：

使用Lisp 開發(fā)使我們能夠如此快速地迭代我們的開發(fā)周期，有時當競爭對手在一兩天后的新聞發(fā)布會上推出他們的新功能時，我們能夠復(fù)制相同的功能。當報道產(chǎn)品發(fā)布會的記者打電話給我們時，我們的產(chǎn)品已經(jīng)具有相同的功能。

那些皈依函數(shù)式編程的人中，一直常見的考慮是：學(xué)習(xí)這種新的、函數(shù)式的語言“對你有好處”;就像是某些人建議說每天30分鐘的健身房活動會“讓你的身體健康”一樣。但這也同時暗示了這樣做的難度和需要的付出。Lisp語言跟Haskell、Ocaml和Scala語言不同，被認為是出了名的難學(xué)，可以說是臭名昭著。優(yōu)雅的人說這是Lisp語言“深度和廣度”的體現(xiàn)。粗俗的人說這是“下流”或“玩學(xué)術(shù)”或干脆“不要”。在我看來，它的難易程度與你是否熟悉它有關(guān)，而這個難易程度是一個重要的指標：學(xué)習(xí)這樣一門語言會讓你更有效率，更有能力進行編程。

它給你的初次印象不友善

我7 歲時開始編程，在郊區(qū)漫長而無聊的夏天里，我在祖父的電腦上閑逛。我學(xué)習(xí)了BASIC 并用它在屏幕上畫了一個彈跳球。我學(xué)習(xí)了Pascal 并用它編寫了一個通過PC 揚聲器播放音樂的程序。我大約10 歲時學(xué)習(xí)了C，但直到我上高中時才碰上了我無法逾越的墻。那就是：指針。即使沒有這些該死的指點，我在寫作、閱讀、學(xué)習(xí)和實踐中也遇到了無數(shù)次失敗。我把祖父的硬盤毀了兩次（一次是不小心），結(jié)果不得不自己重裝操作系統(tǒng)很多次。我失敗了，一次又一次地失敗。

也許你的故事與我的相似，也許完全不同。但是我想幾乎每個學(xué)過編程的人都經(jīng)歷過困難。我們在學(xué)習(xí)了一些基礎(chǔ)知識之后，難免會遇到一些公認的概念障礙，比如“指針”。許多計算機科學(xué)教授會在他們的課程中將指針描述為過濾器。如果你想成為一名優(yōu)秀的程序員，你必須了解指針。很少有人能輕易掌握它們。包括我在內(nèi)的大多數(shù)人都需要實踐和示例來理解指針是什么以及它們?yōu)槭裁粗匾?

這種艱難的努力過程并非偶然，而是幾乎普遍存在的現(xiàn)象。指針是一個非常強大且具有基本功能的概念。學(xué)習(xí)它會讓你成為更好的程序員，并讓你更直觀地思考。即使你使用的語言不提供像指針這樣的特性，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類似于指針的概念也比比皆是。 （北京網(wǎng)出品）

新奇事物

一旦你學(xué)會了幾種語言，所有的語言都會開始變得相似。會Python的人學(xué)習(xí)Ruby可能不會有太多問題，而會Java的人會覺得C#很熟悉。是的，也有驚喜。 Ruby 愛好者在學(xué)習(xí)Python 時會對它的理解感到驚訝，而Java 用戶會對C# 中的委托感到困惑。再一次，如果你只看一眼它們，它們都是相似的。我可以肯定地說，如果您還沒有學(xué)習(xí)過Lisp 語言，您會發(fā)現(xiàn)所有Lisp 變體都是相似的。

據(jù)說大多數(shù)人在第一次使用Haskell 或Ocaml 時完全不知所措。見鬼，在Haskell 中連分號都不一樣。這不是語法問題； Haskell 和ML 語言完全基于不同的概念，一種新的語言范式。您需要以不同的方式開發(fā)應(yīng)用程序，以不同的方式組織應(yīng)用程序，并以不同的方式擴展應(yīng)用程序。

許多這些新概念都非常強大。有

吃下你的藥丸，找到你的藥劑師

盡管不好學(xué)，但我堅信，學(xué)習(xí)這些函數(shù)式編程語言會在職業(yè)上對你有好處。我相信有些人讀到這點時會眼睛翻起來向天看，很難想象出這些monoids 或 monad 會對他們在使用Java或C#時有用處。對我而言，我已經(jīng)不驚奇于由于這樣的思維而阻止他們學(xué)習(xí)函數(shù)式語言的現(xiàn)象;他們需要學(xué)習(xí)一種跟指針和遞歸一樣基礎(chǔ)的新概念。他們需要有一種只有專業(yè)人員在完成清晰的商業(yè)目標時才具有的耐心和斗志。很少人能在過了可塑的年齡后還受得了挫折——一次又一次的挫折——否則我們現(xiàn)在都早成專家了，不是嗎?

還有更復(fù)雜的東西，有大量的語言和算法研究都是用函數(shù)式語言實施的(尤其是Haskell)。你很容易會被這些不熟悉的概念——例如分類學(xué)理論， half-finished abstractions，一些失敗的研究——弄的迷失方向。沒有一個清晰的指導(dǎo)(比如由一個實用主義的作者寫的一本好書)，本來已經(jīng)很困難的學(xué)習(xí)任務(wù)變的更加可怕。

這些疊加起來的復(fù)雜因素導(dǎo)致了不出意外的結(jié)果：很多人不情愿在函數(shù)式編程學(xué)習(xí)中投入時間。很容易理解這種不情愿，“我干嘛不把花在學(xué)習(xí)這些東西的時間用在實現(xiàn)什么東西上呢?”但這種思路也表明了你永遠不愿意在任何新技術(shù)上浪費時間(只用自己熟悉的)。在一個像軟件技術(shù)這樣日新月異的產(chǎn)業(yè)里，我不認為這是正確的判斷。

眼見為實

學(xué)習(xí)一種函數(shù)式編程語言最顯而易見的好處是，你能學(xué)會這種類型語言中的函數(shù)式概念。它能幫助你的大腦，讓它具有能非常清晰的思考和處理一些驚人的重大概念的能力。這并不是函數(shù)式編程具有魔法;各種語言和范式的出現(xiàn)都是為了應(yīng)對某一特定類別的問題。函數(shù)式編程的殺手锏正是應(yīng)對了當今世界上日益增長的并行性編程和元數(shù)據(jù)編程趨勢。

例如，我們研究一個簡化的、本地版本化的Google著名的MapReduce范例。用函數(shù)式方式描述這種范例是不可思議的清晰簡潔：

1. mapReducer?data?partitioner?mapper?reducer?= ?
2. ??????????????let?partitions?=?partitioner?data ?
3. ??????????????in?reduce?reducer?(map?mapper?partitions)?

讓這樣的代碼支持并行計算或分布式并行計算是輕而易舉的(對于本地并行計算，很多的功能包都支持“pmap”和“preduce“——只需要利用函數(shù)式語言的一些簡單特性)。像maps, partitions, generators, streams, reductions, folds, 已以及 function chaining等概念在各種的函數(shù)式編程語言中都大同小異，所以，任何對Lisp，Haskell，OCaml，甚至帶點函數(shù)式語言特征的語言——Python和Ruby熟悉的人，都會很容易的理解這里面的思想精華。

讓我們花點時間考慮一下，如何用一種面向?qū)ο蟮恼Z言，以一種常見的面向?qū)ο蟮哪Ｊ絹砬宄拿枋鲞@種架構(gòu)。至少你需要做的事情是定義用來描述mapper和reducer的聲明。如果你有好奇心，請試著用你喜歡的面向?qū)ο笳Z言描述一個最小化的“面向?qū)ο蟆钡腗apReduce。我發(fā)現(xiàn)那是非常羅嗦的。如果使用Java風格的語言，它會像這樣：

1. interface?Mapper?{ ?
2. ???B?map(A?input); ?
3. ?} ?
4. ?
5. ?interface?Reducer?{ ?
6. ???Y?reduce(X?a,?X?b); ?
7. ?} ?
8. ?
9. ?abstract?class?MapReduce?{ ?
10. ???private?Mapper?mapper; ?
11. ???private?Reducer?reducer; ?
12. ?
13. ???public?MapReduce(Mapper?map,?Reducer?reduce)?{ ?
14. ?????//?... ?
15. ???} ?
16. ?
17. ???public?run(SeqenceType?data)?{ ?
18. ?????//?... ?
19. ???} ?
20. ?}?

即使是沒有加入循環(huán)邏輯，這種缺乏函數(shù)式模式中常見的名詞和動詞的使用，使得MapReduce這種技術(shù)很難被定義。這種定義方式幾乎是滑稽可笑的，但它能讓你想到函數(shù)式概念。另外一個好例子是Scala語言如何利用完備的Java Fork/Join 類庫，把它輕松的集成的自己的自有語法中。

各有所求

所以，我鼓勵任何想進步的程序員：請考慮學(xué)習(xí)一種函數(shù)式語言。Haskell和OCaml都是極好的選擇，F(xiàn)#和Erlang也相當?shù)牟诲e。它們都不好學(xué)，但也許這是個好事。努力弄清楚你遇到的復(fù)雜的概念，看看是否有其他人正在利用這些概念;經(jīng)常的，你會在尋找這些不熟悉的概念的真正用意的時候?qū)崿F(xiàn)思想上的突破。

當你開始學(xué)的時候，請注意，不要過于在意。就像其他任何需要你花時間和精力的事情一樣，過度的在函數(shù)式編程上進行精力上的投資是很危險的。掉進了認知能力的陷阱后你的投資會血本無歸。你很容易會忘掉世界上還有無數(shù)種計算模型，你更容易忘掉有多少種優(yōu)秀的軟件根本沒有使用任何的函數(shù)式概念。

學(xué)習(xí)的道路會越來越難走，但從另一方面說，在你日常的編程中，你會發(fā)現(xiàn)有越來越多的可以使用的重要概念和模型。對于這樣緊湊的編程風格你會越來越適應(yīng)，必然，你也會對如何成為一名更好的軟件工程師有了新的認識。

補充

有不少校對這篇文章的人在看完文章后都問了我一個同樣的問題：“聽起來不錯，大衛(wèi)，可是我應(yīng)該學(xué)習(xí)那種語言呢?”當然，這是他們給我出的難題。

我想，如果你是一個很有經(jīng)驗的程序員，這最能“應(yīng)付”這個問題的答案是：“選一種符合你的需求的”。如果你需要在JVM上工作，選擇Scala或Clojure。如果你想能快速的開發(fā)大型分布式軟件系統(tǒng)，選擇Erlang。如果你想要一種具有超強編譯器的超能干活的語言，請選擇Haskell或RCaml。如果你想要一種比Ruby或Python更有能力的原型工具，選擇Scheme。

請記住，我們在這里要做的這些目的是為了實際的技能和自我進步。如果你能騰出時間學(xué)這些，就走出你的安逸環(huán)境，挑戰(zhàn)自己。

因為我已經(jīng)學(xué)習(xí)了Lisp和Erlang，而且使用OCaml做專業(yè)工作，我決定研究一下Haskell，這完全是另外一個世界。我發(fā)現(xiàn)唯一能幫助我參透這種語言的途徑是依賴Learn You A Haskell和 Real World Haskell 這兩本有用的指導(dǎo)材料。這些書寫的非常好，很有價值，而且可以免費在網(wǎng)上找到。如果你想試一下Haskell，這些書可以當作你的尋寶圖。(高端網(wǎng)站建設(shè))

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