詳細介紹C#函數式程式設計的範例程式碼

　　提起函數式編程，大家一定想到的是語法高度靈活且動態的LISP,Haskell這樣古老的函數式語言，往近了說ruby,javascript，F#也是函數式程式設計的流行語言。然而自從.net支援了lambda表達式，C#雖然作為一種指令式程式設計語言，在函數式程式設計方面也毫不遜色。我們在使用c#編寫程式碼的過程中，有意無意的都會使用高階函數，組合函數，純函數快取等思想，連表達式樹這樣的idea也來自函數式程式設計思想。所以接下來我們把常用的函數式程式設計場景做個總結，有利於我們在程式設計過程中靈活應用這些技術，拓展我們的設計思路和提升程式碼品質。

# 　　一、高階函數

　　高階函數通俗的來講：在某個函數中使用了函數作為參數，這樣的函數就稱為高階函數。根據這樣的定義，.net中大量使用的LINQ表達式，Where,Select,SelectMany,First等方法都屬於高階函數，那麼我們在自己寫程式碼的時候什麼時候會用到這種設計？

　　舉例：設計一個計算物業費的函數，var fee=square*price, 而面積(square)根據物業性質的不同，計算方式也不同。民用住宅,商業住宅等需要乘以不同的係數，根據這樣的需求我們試著設計下面的函數：

　　民用住宅面積：

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

　　商業住宅面積：

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

　　這些函數都有共同的簽章：Func31803993a3bae4f7d54758d225c3e107,所以我們可以利用這個函式簽章設計出計算物件費的函式：

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

　　是不是很easy,寫個測驗看看

[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#在執行過程使用嚴格求值策略，所謂嚴格求值是指參數在傳遞給函數之前求值。這個解釋是不是還是有點不夠清楚？我們看個場景：有一個任務要執行，要求目前記憶體使用率小於80%，而上一個步驟計算的結果7ede4c5b8195d19f0bf8ba195e74ae2a類，大家可以在有這種需求的場景下使用這個機制。 　　三、函數柯里化(Curry)

# 　　柯里化也稱作局部應用。定義：是把接受多個參數的函數變換成接受一個單一參數(最初函數的第一個參數)的函數，並且返回接受餘下的參數且返回結果的新函數的技術,ps：為什麼官方解釋這麼繞口？

　　看到這樣的定義估計大家也很難明白這是這麼一回事，所以我們從curry的原理講起：

　　寫一個兩個數相加的函數：

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

　　ok, 如何使用這個函數？

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

　　1+2=3，呼叫很簡單。需求升級，我們需要一個函數，這個函數要求輸入一個參數(number)，算出10+輸入的參數(number)的結果。估計有人要說了，這需求上面的程式碼完全可以實現啊，第一個參數你傳入10不就完了麼，ok,如果你是這樣想的，我也是無可奈何。還有人可能說了，再寫一個重載，只要一個參數即可，實際情況是不容許，我們在調用別人提供的api,無法添加重載。可以看到局部套用的使用場景不是很普遍的場景，所以在合適的場景配合合適的技術才是最好的設計，我們來看局部套用的實作：

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

表達式x => y => x + y得到的函數簽名為Func9d41917661ce24c26c6c064bdf051b81>,這個函數簽名非常清楚，接收一個int類型的參數，得到一個Func4101e4c0559e7df80e541d0df514fd80類型的函數。此時如果我們再來呼叫：

//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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