详细介绍C#函数式编程的示例代码

　　提起函数式编程，大家一定想到的是语法高度灵活和动态的LISP,Haskell这样古老的函数式语言，往近了说ruby,javascript，F#也是函数式编程的流行语言。然而自从.net支持了lambda表达式，C#虽然作为一种指令式程序设计语言，在函数式编程方面也毫不逊色。我们在使用c#编写代码的过程中，有意无意的都会使用高阶函数，组合函数，纯函数缓存等思想，连表达式树这样的idea也来自函数式编程思想。所以接下来我们把常用的函数式编程场景做个总结，有利于我们在程序设计过程中灵活应用这些技术，拓展我们的设计思路和提高代码质量。

　　一、高阶函数

　　高阶函数通俗的来讲：某个函数中使用了函数作为参数，这样的函数就称为高阶函数。根据这样的定义，.net中大量使用的LINQ表达式，Where,Select,SelectMany,First等方法都属于高阶函数，那么我们在自己写代码的时候什么时候会用到这种设计？

　　举例：设计一个计算物业费的函数，var fee=square*price, 而面积(square)根据物业性质的不同，计算方式也不同。民用住宅,商业住宅等需要乘以不同的系数，根据这样的需求我们试着设计下面的函数：

　　民用住宅面积：

public Func<int,int,decimal> SquareForCivil()
{
    return (width,hight)=>width*hight;
}

　　商业住宅面积：

public Func<int, int, decimal> SquareForBusiness()
{
    return (width, hight) => width * hight*1.2m;
}

　　这些函数都有共同的签名：Func31803993a3bae4f7d54758d225c3e107,所以我们可以利用这个函数签名设计出计算物业费的函数：

public decimal PropertyFee(decimal price,int width,int hight, Func<int, int, decimal> square)
{
    return price*square(width, hight);
}

　　是不是很easy,写个测试看看

[Test]
public void Should_calculate_propertyFee_for_two_area()
{
    //Arrange
    var calculator = new PropertyFeeCalculator();
    //Act
    var feeForBusiness= calculator.PropertyFee(2m,2, 2, calculator.SquareForBusiness());
    var feeForCivil = calculator.PropertyFee(1m, 2, 2, calculator.SquareForCivil());
    //Assert
    feeForBusiness.Should().Be(9.6m);
    feeForCivil.Should().Be(4m);
}

　　二、惰性求值

　　C#在执行过程使用严格求值策略，所谓严格求值是指参数在传递给函数之前求值。这个解释是不是还是有点不够清楚？我们看个场景：有一个任务需要执行，要求当前内存使用率小于80%，并且上一步计算的结果c31a0645de8575f58877c91c186e36f5类，大家可以在有这种需求的场景下使用这个机制。

　　三、函数柯里化(Curry)

　　柯里化也称作局部套用。定义：是把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数，并且返回接受余下的参数且返回结果的新函数的技术,ps：为什么官方解释这么绕口？

　　看到这样的定义估计大家也很难明白这是这么一回事，所以我们从curry的原理讲起：

　　写一个两个数相加的函数：

public Func<int, int, int> AddTwoNumber()
{
    return (x, y) => x + y;
}

　　ok, 如何使用这个函数？

var result= _curringReasoning.AddTwoNumber()(1,2);

　　1+2=3，调用很简单。需求升级，我们需要一个函数，这个函数要求输入一个参数(number)，算出10+输入的参数(number)的结果。估计有人要说了，这需求上面的代码完全可以实现啊，第一个参数你传入10不就完了么，ok,如果你是这样想的，我也是无可奈何。还有人可能说了，再写一个重载，只要一个参数即可，实际情况是不容许，我们在调用别人提供的api,无法添加重载。可以看到局部套用的使用场景不是一种很普遍的场景，所以在合适的场景配合合适的技术才是最好的设计，我们来看局部套用的实现：

public Func<int, Func<int, int>> AddTwoNumberCurrying()
{
    Func<int, Func<int, int>> addCurrying = x => y => x + y;
    return addCurrying;
}

　　表达式x => y => x + y得到的函数签名为Func9d41917661ce24c26c6c064bdf051b81>,这个函数签名非常清楚，接收一个int类型的参数，得到一个Func6721ea9c2f3961346cef19f5e7477758类型的函数。此时如果我们再调用：

//Act
var curringResult = curringReasoning.AddTwoNumberCurrying()(10);
var result = curringResult(2);
 
//Assert
result.Should().Be(12);

　　这句话：var curringResult = curringReasoning.AddTwoNumberCurrying()(10); 生成的函数就是只接收一个参数(number)，且可以计算出10+number的函数。

　　同样的道理，三个数相加的函数：

public Func<int,int,int,int> AddThreeNumber()
{
    return (x, y, z) => x + y + z;
}

　　局部套用版本：

public Func<int,Func<int,Func<int,int>>> AddThreeNumberCurrying()
{
    Func<int, Func<int, Func<int, int>>> addCurring = x => y => z => x + y + z;
    return addCurring;
}

　　调用过程：

[Test]
public void Three_number_add_test()
{
    //Arrange
    var curringReasoning = new CurryingReasoning();
 
    //Act
    var result1 = curringReasoning.AddThreeNumber()(1, 2, 3);
    var curringResult = curringReasoning.AddThreeNumberCurrying()(1);
    var curringResult2 = curringResult(2);
    var result2 = curringResult2(3);
    
    //Assert
    result1.Should().Be(6);
    result2.Should().Be(6);
}

　　当函数参数多了之后，手动局部套用越来越不容易写，我们可以利用扩展方法自动局部套用：

public static Func<T1, Func<T2, TResult>> Curry<T1, T2, TResult>(this Func<T1, T2, TResult> func)
{
    return x => y => func(x, y);
}
 
public static Func<T1, Func<T2, Func<T3, TResult>>> Curry<T1, T2, T3, TResult>(this Func<T1, T2, T3,TResult> func)
{
    return x => y => z=>func(x, y,z);
}

　　同样的道理，Actiona8093152e673feb7aba1828c43532094签名的函数也可以自动套用

　　有了这些扩展方法，使用局部套用的时候就更加easy了

[Test]
public void Should_auto_curry_two_number_add_function()
{
    //Arrange
    var add = _curringReasoning.AddTwoNumber();
    var addCurrying = add.Curry();
 
    //Act
    var result = addCurrying(1)(2);
 
    //Assert
    result.Should().Be(3);
}

　　好了，局部套用就说到这里，stackoverflow有几篇关于currying使用的场景和定义的文章,大家可以继续了解。

　　函数式编程还有一些重要的思想，例如：纯函数的缓存，所为纯函数是指函数的调用不受外界的影响，相同的参数调用得到的值始终是相同的。尾递归，单子，代码即数据(.net中的表达式树)，部分应用，组合函数，这些思想有的我也仍然在学习中，有的还在思考其最佳使用场景，所以不再总结，如果哪天领会了其思想会补充。

　　四、设计案例

　　最后我还是想设计一个场景，把高阶函数，lambda表达式，泛型方法结合在一起，我之所以设计这样的例子是因为现在很多的框架，开源的项目都有类似的写法，也正是因为各种技术和思想结合在一起，才有了极富有表达力并且非常优雅的代码。

　　需求：设计一个单词查找器，该查找器可以查找某个传入的model的某些字段是否包含某个单词，由于不同的model具有不同的字段，所以该查找需要配置，并且可以充分利用vs的智能提示。

　　这个功能其实就两个方法：

private readonly List<Func<string, bool>> _conditions; 
 
public WordFinder<TModel> Find<TProperty>(Func<TModel,TProperty> expression)
{
    Func<string, bool> searchCondition = word => expression(_model).ToString().Split(&#39; &#39;).Contains(word);
    _conditions.Add(searchCondition);
    return this;
}
 
public bool Execute(string wordList)
{
    return _conditions.Any(x=>x(wordList));
}

　　使用：

[Test]
public void Should_find_a_word()
{
    //Arrange
    var article = new Article()
    {
        Title = "this is a title",
        Content = "this is content",
        Comment = "this is comment",
        Author = "this is author"
    };
 
    //Act
    var result = Finder.For(article)
        .Find(x => x.Title)
        .Find(x => x.Content)
        .Find(x => x.Comment)
        .Find(x => x.Author)
        .Execute( "content");
 
    //Assert
    result.Should().Be(true);
}

　　该案例本身不具有实用性，但是大家可以看到，正是各种技术的综合应用才设计出极具语义的api, 如果函数参数改为Expression7e21a607b5f8b4a44e84d6cad53bd045> 类型，我们还可以读取到具体的属性名称等信息。

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