你的编程语言能这样做吗?

一日,你查看你的程序代码,你有两大块代码看起来几乎完全的一样。事实上它们就是完全一样,除了一个代码里说的是“Spaghetti(意大利面条)”,另一个代码里说的是“Chocolate Moose(巧克力慕丝)”。

    // 一个小例子:

    alert("I'd like some Spaghetti!");
    alert("I'd like some Chocolate Moose!");

这个例子恰好是用Javascript写的,但即使是你不懂Javascript,你也应该能看懂我说的。

当然,重复的代码看起来不太好。所以你决定写一个函数:

    function SwedishChef( food )
    {
        alert("I'd like some " + food + "!");
    }

    SwedishChef("Spaghetti");
    SwedishChef("Chocolate Moose");


没错,这个例子很简单,但你可以想出一些更有实际价值的例子。这样做是更好一些,有很多理由,这些理由估计你都听说过一万遍了。可维护性,可读性,抽象 = 好!

现在,你又发现两块代码几乎完全一样,除了一块是不停的调用一个叫BoomBoom的函数,而一块是不停的调用一个叫PutInPot的函数。除此之外,这两块代码完全一样。

 

    alert("get the lobster");
    PutInPot("lobster");
    PutInPot("water");

    alert("get the chicken");
    BoomBoom("chicken");
    BoomBoom("coconut");

现在,你需要一个途径,把一个参数传递到一个函数里,而这个参数本身是个函数。这是一个很重要的功能,它是一个好的方法,能让你发现函数中存在的重复的代码,减少这样的重复。

    function Cook( i1, i2, f )
    {
        alert("get the " + i1);
        f(i1);
        f(i2);
    }

    Cook( "lobster", "water", PutInPot );
    Cook( "chicken", "coconut", BoomBoom );

看见了没!我们把一个函数当做了参数。

你的语言能这样做吗?

且慢… 如果你还没有写出PutInPot 或 BoomBoom 函数呢。如果你能把他们写成内联函数,而不是要在其它地方先声明,这样是不是更好?

    Cook( "lobster", 
          "water", 
          function(x) { alert("pot " + x); }  );
    Cook( "chicken", 
          "coconut", 
          function(x) { alert("boom " + x); } );

老天,这太方便了。注意到了没有,我即时创建了一个方法,甚至都不用麻烦给它起名,只需掂着它的耳朵把它丢进函数里。

当你开始思考把匿名函数当作参数时,你也许会注意到有一种代码到处都是,就是,遍历数组里的所有元素进行操作。

    var a = [1,2,3];

    for (i=0; i<a.length; i++)
    {
        a[i] = a[i] * 2;
    }

    for (i=0; i<a.length; i++)
    {
        alert(a[i]);
    }

对数组里的每个元素进行操作是一种很常见的动作,你可以写出一个函数,让它为你做这些:

    function map(fn, a)
    {
        for (i = 0; i < a.length; i++)
        {
            a[i] = fn(a[i]);
        }
    }

现在,你可以把上面的代码重写成这样:

    map( function(x){return x*2;}, a );
    map( alert, a );

另一个常见的跟数组相关的操作是,通过某种方式把数组里的所有值组合到一起。

    function sum(a)
    {
        var s = 0;
        for (i = 0; i < a.length; i++)
            s += a[i];
        return s;
    }

    function join(a)
    {
        var s = "";
        for (i = 0; i < a.length; i++)
            s += a[i];
        return s;
    }

    alert(sum([1,2,3]));
    alert(join(["a","b","c"]));

sumjoin 看起来非常的相似,你也许会想把它们的通用之处提取出来做成一个能把数组里的元素合并成一个值的通用函数:

    function reduce(fn, a, init)
    {
        var s = init;
        for (i = 0; i < a.length; i++)
            s = fn( s, a[i] );
        return s;
    }

    function sum(a)
    {
        return reduce( function(a, b){ return a + b; }, 
                       a, 0 );
    }

    function join(a)
    {
        return reduce( function(a, b){ return a + b; }, 
                       a, "" );
    }

很多老式的语言根本没有方法做出这种事情。另外一些语言允许你做这些,但不容易(例如,C语言里有函数指针,但你必须进行声明,并要在什么地方定义它)。面向对象的语言并没有被证实可以允许你对函数做所有的操作。

如果你想在Java里把函数作为一个一等(First Class)对象,你需要建一个只包含一个用来调用功能点的方法的整个对象。把这种现象跟实际情况联系起来,很多的面向对象语言都会要求你为每个class创建一个完整的文件,非常的没效率。如果你的编程语言里要求你去这样的调用功能点,那你根本没有享受到现代语言环境给你带来的所有好处。看看能否退货吧,挽回一点损失。

写这样的小函数,只是做一些遍历数组,处理其中的每个元素的操作,这样做究竟能得到多少好处?

那好,我们来回头看一看map这个函数。当你需要对数组里的每个元素依次做一些操作时,实际情况是,你并不在乎处理这些元素的顺序。你可以向前或向后遍历整个数组,得到的结果是一样的,不是吗? 事实上,如果你的机器是2cpu的,你可以写出一些程序让每个cpu个处理一半的元素,你的map一下子就变快了2倍。

或者,只是个假设,在你遍布全球的数个数据中心里,你有成千上万的服务器,你有一个非常非常大的数组,我说过,只是假设,它们装载着整个互联网的内容信息。那现在,你就可以在你的成千上万的计算机上运行map函数,每个机器都能分摊掉计算中的一小部分任务。

所以,如今,举个例子,要想写出一个十分高效的能搜索整个互联网内容信息的代码,你只需要简单的用基本搜索字符串当作参数来调用map函数就行了。

这里,我想请你们要真正注意的有趣的事情是,你会发现像mapreduce这样的函数每个人都可以使用,当人们使用它时,你只需要找到一个编程能手写出最困难的调用mapreduce 函数的代码,让它们能够运行在全球大量的并行执行的计算机上,而以前旧的运行的很好的代码只需要调用这个循环操作,唯一不同的是,它们获得了比以前千万倍快的速度,这意味着你能做瞬间处理完巨大的计算工作。

让我再复述一遍。通过把通用的循环操作提取出来,你可以实现你想要的任何循环操作,包括实现出一种能随硬件设备的增加而性能升级的效果。

我想现在你就该明白为什么我在前段时间写的一篇文章里抱怨学校只教授计算机科学专业的学生Java知识而忽略其它

缺乏对函数式编程的理解,你不可能发明出MapReduce——这个能够让Google实现大规模按需扩展和升级的算法。Map和Reduce这两个词来自于Lisp语言和函数式编程。回首看来,MapReduce对于任何还存有记忆的人来说都意味着一种纯函数式的编程,没有副作用,易于并行计算。事实恰巧是Google发明了MapReduce,而微软没有,这就说明了为什么微软仍然努力做那些基本的搜索功能研究的原因了,而Google已经开始了它的下一个目标:开发它的Skynet^H^H^H^H^H^H——这世界上最大规模的并行超级计算机。我并不觉得微软已经认识到在如今的潮流中它已经落后的多远。

那么,我希望现在你已经能理解了以函数为一等(First class)特征编程语言能使你更容易的对代码进行提炼抽象,这意味着你的代码更短小,紧凑,可复用性强,更容易扩展升级。大量的Google应用程序都使用了MapReduce,在他们优化程序或修改Bug时,都能从中得到益处。

现在我要说一点怨言牢骚,最高效的语言开发环境应该是一种能让你在不同层次上进行抽象归纳的语言环境。笨拙陈旧的FORTRAN语言甚至不允许你写函数。C语言里有函数指针,但实现的很丑陋,不能匿名,使用之前必须先进行声明实现。Java允许你使用功能点调用(functor),但更加丑陋。就像Steve Yegge指出的,Java就是一个名词的王国

纠正:我最后一次使用FORTRAN大概是27年前,很显然它现在有了函数了。我还当是GW-BASIC呢。

[英文原文:Can Your Programming Language Do This? ]
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26 Responses to 你的编程语言能这样做吗?

  1. noname says:

    写这文章的兄弟可能不知道haskell的带头大哥就在微软里混…很多基础理论领域里微软都非常领先

  2. CocoaBob says:

    嗯,看来Objective C都能实现这些功能,在多核心处理器上确实会大大提高效率。iOS平台的话,从iOS3.0就开始支持此类特性了,也算比较前瞻的做法了。MacOS上则更早时就有了。具体名称在ObjC里叫block,每个函数都可以当成一个对象使用。

    • LiaWind says:

      在我看来 Objective C 就是加方括号的 Smalltalk ……
      block 在 Smalltalk 中是基础中的基础,没有 block ,条件选择、循环…… 就都没了

  3. dilfish says:

    lisp笑了

  4. LiaWind says:

    最近正在用
    被 JS 的 function 弄的烦死
    还是 C# 的 lambda 表达式好用

  5. banq says:

    这篇文章讥笑Java是一个名词王国,其实C#也是,“名词”是因为来自于领域建模,现实世界中有很多结构性名词,也就是实体,反映到软件世界的名词,DDD本身也是一种名词建模方法,结合SOA服务,名动词可以完美结合,当然函数式语言可以认为是将SOA服务动词织入语言层次的一种做法….

    http://www.jdon.com/jivejdon/thread/41342

  6. haitao says:

    看此文时,一直在等“但是”(虽然我自己也是非常习惯合并提取),因为这种抽象得太深,也是有弊端的。
    不过,直到看完也没等到,原来本文是希望借此方便实现并行化。
    但是,我说个但是吧,并行的前提是每个处理是互不依赖的,如果能发明一个 并行地for ,也就可以了。

  7. jason says:

    C#的lambda也就是个匿名函数,个人觉得远不及JS里的fucntion方便

  8. KingsamChen says:

    看到作者对大学只教JAVA的批评,就猜到是Joel了

  9. Jruv says:

    这些所有的特征Python都支持
    lambda, map, reduce

  10. 忧郁 says:

    -不懂map和reduce是干什么的,但是他写的方法很有意思

  11. 世态炎凉 says:

    喜欢JS的原因之一。。。

  12. tung214 says:

    PHP能实现吗?

  13. 糖醋鼻子 says:

    不是能不能,而是需不需要的问题。

    如果在第一步还没走稳的时候,去想第三步,重构就变成了过度设计。专用和通用根本就是两个维度的问题,根本不存在绝对端点,任何方法都是为了最大程度的解决问题,同时带来最小的副作用。

    另外一点,应用系统中的主要问题是管理复杂度,那在这个前提下,性能的优化应该约束在低管理复杂度范围内。

    文章最后的两段有失作者身份,想把读者拉入到语言之争的漩涡的举动,只能说明他还没了解开发的本质。

    当然本文作为一篇讲how的说明文还是相当不错的--如果去掉明显口水倾向的标题和后面结尾--也可能是作者在反讽,故意所为。

  14. fastzhong says:

    “文章最后的两段有失作者身份,想把读者拉入到语言之争的漩涡的举动,只能说明他还没了解开发的本质”, 赞同,函数编程(fp),很有用,但也不能一棍子打死OO,用fp来设计还是比较难的,也不是所有的地方都适用。

    • tom says:

      不说,fp很有用,但oo也很有用。
      我们可以看看《架构之美》有篇专门论述fp与oo,最后得出oo还是当今解决与分析问题最佳方案,fp只是辅助。作者还是hashkell的作者之一

  15. alex says:

    学习了。

  16. s says:

    函数式编程

  17. lite3 says:

    其实提出map,最大的好处在于并行化和美观,当然并行化的前提是大数据和多处理器.

    如果数据不是很大,还是直接用for来的好.

    不要忘了函数调用还是需要时间的. 不然也就不会有C++里的inline了,呵呵.
    当然对于js这种动态脚本语言,效率本身就有问题, 多加个函数调用也不会效率太低.

    最后纠正一下文中说的内联,也可以当作是内联吧,但是这样的内联并不好.因为要动态创建函数,效率上反而没有预先声明的来的快,仅仅起到了减少一个函数声明的作用

  18. json says:

    虽说js常用来做客户端原因选择居多,但我也非常喜欢选择它做asp的服务器脚本语言。

  19. yy says:

    java里通过接口(抽象类)来实现动态传入函数很方便
    匿名类就是干这个的啊

  20. 拾荒者 says:

    vb.net/c#都能够做到,lamda表达式、函数指针、委托和循环的并发处理Linq查询

  21. Lee says:

    笑了。其实最初的实现方式才是最好的。

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