JavaScript函數柯里化

小云云原創: 2017-12-06 16:11:271458瀏覽

什么是柯里化？

在计算机科学中，柯里化（英语：Currying），又译为卡瑞化或加里化，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而且返回结果的新函数的技术。这个技术由克里斯托弗·斯特雷奇以逻辑学家哈斯凯尔·加里命名的，尽管它是Moses Schönfinkel和戈特洛布·弗雷格发明的。

在直觉上，柯里化声称如果你固定某些参数，你将得到接受余下参数的一个函数。
在理论计算机科学中，柯里化提供了在简单的理论模型中，比如：只接受一个单一参数的lambda演算中，研究带有多个参数的函数的方式。
函数柯里化的对偶是Uncurrying，一种使用匿名单参数函数来实现多参数函数的方法。

方便的理解

Currying概念其实很简单，只传递给函数一部分参数来调用它，让它返回一个函数去处理剩下的参数。

如果我们需要实现一个求三个数之和的函数：

<span style="font-size: 16px;">function add(x, y, z) {<br>  return x + y + z;<br>}<br>console.log(add(1, 2, 3)); // 6<br></span>

<span style="font-size: 16px;">var add = function(x) {<br>  return function(y) {<br>    return function(z) {<br>      return x + y + z;<br>    }<br>  }<br>}<br><br>var addOne = add(1);<br>var addOneAndTwo = addOne(2);<br>var addOneAndTwoAndThree = addOneAndTwo(3);<br><br>console.log(addOneAndTwoAndThree);<br></span>

这里我们定义了一个add函数，它接受一个参数并返回一个新的函数。调用add之后，返回的函数就通过闭包的方式记住了add的第一个参数。一次性地调用它实在是有点繁琐，好在我们可以使用一个特殊的curry帮助函数（helper function）使这类函数的定义和调用更加容易。

用ES6的箭头函数，我们可以将上面的add实现成这样：

<span style="font-size: 16px;">const add = x => y => z => x + y + z;<br></span>

好像使用箭头函数更清晰了许多。

偏函数？

来看这个函数：

<span style="font-size: 16px;">function ajax(url, data, callback) {<br>  // ..<br>}<br></span>

有这样的一个场景：我们需要对多个不同的接口发起HTTP请求，有下列两种做法：

在调用ajax()函数时，传入全局URL常量。
创建一个已经预设URL实参的函数引用。

下面我们创建一个新函数，其内部仍然发起ajax()请求，此外在等待接收另外两个实参的同时，我们手动将ajax()第一个实参设置成你关心的API地址。

对于第一种做法，我们可能产生如下调用方式：

<span style="font-size: 16px;">function ajaxTest1(data, callback) {<br>  ajax('http://www.test.com/test1', data, callback);<br>}<br><br>function ajaxTest2(data, callback) {<br>  ajax('http://www.test.com/test2', data, callback);<br>}<br></span>

对于这两个类似的函数，我们还可以提取出如下的模式：

<span style="font-size: 16px;">function beginTest(callback) {<br>  ajaxTest1({<br>    data: GLOBAL_TEST_1,<br>  }, callback);<br>}<br></span>

相信您已经看到了这样的模式：我们在函数调用现场（function call-site），将实参应用（apply）于形参。如你所见，我们一开始仅应用了部分实参 —— 具体是将实参应用到URL形参 —— 剩下的实参稍后再应用。

上述概念即为偏函数的定义，偏函数一个减少函数参数个数的过程；这里的参数个数指的是希望传入的形参的数量。我们通过ajaxTest1()把原函数ajax()的参数个数从3个减少到了2个。

我们这样定义一个partial()函数：

<span style="font-size: 16px;">function partial(fn, ...presetArgs) {<br>  return function partiallyApplied(...laterArgs) {<br>    return fn(...presetArgs, ...laterArgs);<br>  }<br>}<br></span>

partial()函数接收fn参数，来表示被我们偏应用实参（partially apply）的函数。接着，fn形参之后，presetArgs数组收集了后面传入的实参，保存起来稍后使用。

我们创建并return了一个新的内部函数（为了清晰明了，我们把它命名为partiallyApplied(..)），该函数中，laterArgs数组收集了全部实参。

使用箭头函数，则更为简洁：

<span style="font-size: 16px;">var partial =<br>  (fn, ...presetArgs) =><br>    (...laterArgs) =><br>      fn(...presetArgs, ...laterArgs);<br></span>

使用偏函数的这种模式，我们重构之前的代码：

<span style="font-size: 16px;">function ajax(url, data, callback) {<br>  // ..<br>}<br><br>var ajaxTest1 = partial(ajax, 'http://www.test.com/test1');<br>var ajaxTest2 = partial(ajax, 'http://www.test.com/test1');<br></span>

再次思考beginTest()函数，我们使用partial()来重构它应该怎么做呢？

<span style="font-size: 16px;">function ajax(url, data, callback) {<br>  // ..<br>}<br><br>// 版本1<br>var beginTest = partial(ajax, 'http://www.test.com/test1', {<br>  data: GLOBAL_TEST_1,<br>});<br><br>// 版本2<br>var ajaxTest1 = partial(ajax, 'http://www.test.com/test1');<br>var beginTest = partial(ajaxTest1, {<br>  data: GLOBAL_TEST_1,<br>});<br></span>

一次传一个

相信你已经在上述例子中看到了版本2比起版本1的优势所在了，没错，柯里化就是：将一个带有多个参数的函数转换为一次一个的函数的过程。每次调用函数时，它只接受一个参数，并返回一个函数，直到传递所有参数为止。

The process of converting a function that takes multiple arguments into a function that takes them one at a time.

Each time the function is called it only accepts one argument and returns a function that takes one argument until all arguments are passed.

假设我们已经创建了一个柯里化版本的ajax()函数curriedAjax()：

<span style="font-size: 16px;">curriedAjax('http://www.test.com/test1')<br>  ({<br>    data: GLOBAL_TEST_1,<br>  })<br>  (function callback(data) {<br>    // dosomething<br>  });<br></span>

我们将三次调用分别拆解开来，这也许有助于我们理解整个过程：

<span style="font-size: 16px;">var ajaxTest1 = curriedAjax('http://www.test.com/test1');<br><br>var beginTest = ajaxTest1({<br>  data: GLOBAL_TEST_1,<br>});<br><br>var ajaxCallback = beginTest(function callback(data) {<br>  // dosomething<br>});<br></span>

实现柯里化

那么，我们如何来实现一个自动的柯里化的函数呢？

<span style="font-size: 16px;">var currying = function(fn) {<br>  var args = [];<br><br>  return function() {<br>    if (arguments.length === 0) {<br>      return fn.apply(this, args); // 没传参数时，调用这个函数<br>    } else {<br>      [].push.apply(args, arguments); // 传入了参数，把参数保存下来<br>      return arguments.callee; // 返回这个函数的引用<br>    }<br>  }<br>}<br></span>

调用上述currying()函数：

<span style="font-size: 16px;">var cost = (function() {<br>  var money = 0;<br>  return function() {<br>    for (var i = 0; i < arguments.length; i++) {<br>      money += arguments[i];<br>    }<br>    return money;<br>  }<br>})();<br><br>var cost = currying(cost);<br><br>cost(100); // 传入了参数，不真正求值<br>cost(200); // 传入了参数，不真正求值<br>cost(300); // 传入了参数，不真正求值<br><br>console.log(cost()); // 求值并且输出600<br></span>

上述函数是我之前的JavaScript设计模式与开发实践读书笔记之闭包与高阶函数所写的currying版本，现在仔细思考后发现仍旧有一些问题。

我们在使用柯里化时，要注意同时为函数预传的参数的情况。

因此把上述柯里化函数更改如下：

<span style="font-size: 16px;">var currying = function(fn) {<br>  var args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);<br><br>  return function() {<br>    if (arguments.length === 0) {<br>      return fn.apply(this, args); // 没传参数时，调用这个函数<br>    } else {<br>      [].push.apply(args, arguments); // 传入了参数，把参数保存下来<br>      return arguments.callee; // 返回这个函数的引用<br>    }<br>  }<br>}<br></span>

使用实例：

<span style="font-size: 16px;">var cost = (function() {<br>  var money = 0;<br>  return function() {<br>    for (var i = 0; i < arguments.length; i++) {<br>      money += arguments[i];<br>    }<br>    return money;<br>  }<br>})();<br><br>var cost = currying(cost, 100);<br>cost(200); // 传入了参数，不真正求值<br>cost(300); // 传入了参数，不真正求值<br><br>console.log(cost()); // 求值并且输出600<br></span>

你可能会觉得每次都要在最后调用一下不带参数的cost()函数比较麻烦，并且在cost()函数都要使用arguments参数不符合你的预期。我们知道函数都有一个length属性，表明函数期望接受的参数个数。因此我们可以充分利用预传参数的这个特点。

借鉴自mqyqingfeng：

<span style="font-size: 16px;">function sub_curry(fn) {<br>  var args = [].slice.call(arguments, 1);<br>  return function() {<br>    return fn.apply(this, args.concat([].slice.call(arguments)));<br>  };<br>}<br><br>function curry(fn, length) {<br><br>  length = length || fn.length;<br><br>  var slice = Array.prototype.slice;<br><br>  return function() {<br>    if (arguments.length < length) {<br>      var combined = [fn].concat(slice.call(arguments));<br>      return curry(sub_curry.apply(this, combined), length - arguments.length);<br>    } else {<br>      return fn.apply(this, arguments);<br>    }<br>  };<br>}<br></span>

在上述函数中，我们在currying的返回函数中，每次把arguments.length和fn.length作比较，一旦arguments.length达到了fn.length的数量，我们就去调用fn(return fn.apply(this, arguments);)

验证：

<span style="font-size: 16px;">var fn = curry(function(a, b, c) {<br>  return [a, b, c];<br>});<br><br>fn("a", "b", "c") // ["a", "b", "c"]<br>fn("a", "b")("c") // ["a", "b", "c"]<br>fn("a")("b")("c") // ["a", "b", "c"]<br>fn("a")("b", "c") // ["a", "b", "c"]<br></span>

bind方法的实现

使用柯里化，能够很方便地借用call()或者apply()实现bind()方法的polyfill。

<span style="font-size: 16px;">Function.prototype.bind = Function.prototype.bind || function(context) {<br>  var me = this;<br>  var args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);<br>  return function() {<br>    var innerArgs = Array.prototype.slice.call(arguments);<br>    var finalArgs = args.concat(innerArgs);<br>    return me.apply(contenxt, finalArgs);<br>  }<br>}<br></span>

上述函数有的问题在于不能兼容构造函数。我们通过判断this指向的对象的原型属性，来判断这个函数是否通过new作为构造函数调用，来使得上述bind方法兼容构造函数。

Function.prototype.bind() by MDN如下说到：

绑定函数适用于用new操作符 new 去构造一个由目标函数创建的新的实例。当一个绑定函数是用来构建一个值的，原来提供的 this 就会被忽略。然而, 原先提供的那些参数仍然会被前置到构造函数调用的前面。

这是基于MVC的JavaScript Web富应用开发的bind()方法实现：

<span style="font-size: 16px;">Function.prototype.bind = function(oThis) {<br>  if (typeof this !== "function") {<br>    throw new TypeError("Function.prototype.bind - what is trying to be bound is not callable");<br>  }<br><br>  var aArgs = Array.prototype.slice.call(arguments, 1),<br>    fToBind = this,<br>    fNOP = function() {},<br>    fBound = function() {<br>      return fToBind.apply(<br>        this instanceof fNOP && oThis ? this : oThis || window,<br>        aArgs.concat(Array.prototype.slice.call(arguments))<br>      );<br>    };<br><br>  fNOP.prototype = this.prototype;<br>  fBound.prototype = new fNOP();<br><br>  return fBound;<br>};<br></span>

反柯里化（uncurrying）

可能遇到这种情况：拿到一个柯里化后的函数，却想要它柯里化之前的版本，这本质上就是想将类似f(1)(2)(3)的函数变回类似g(1,2,3)的函数。

下面是简单的uncurrying的实现方式：

<span style="font-size: 16px;">function uncurrying(fn) {<br>  return function(...args) {<br>    var ret = fn;<br><br>    for (let i = 0; i < args.length; i++) {<br>      ret = ret(args[i]); // 反复调用currying版本的函数<br>    }<br><br>    return ret; // 返回结果<br>  };<br>}<br></span>

注意，不要以为uncurrying后的函数和currying之前的函数一模一样，它们只是行为类似！

<span style="font-size: 16px;">var currying = function(fn) {<br>  var args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);<br><br>  return function() {<br>    if (arguments.length === 0) {<br>      return fn.apply(this, args); // 没传参数时，调用这个函数<br>    } else {<br>      [].push.apply(args, arguments); // 传入了参数，把参数保存下来<br>      return arguments.callee; // 返回这个函数的引用<br>    }<br>  }<br>}<br><br>function uncurrying(fn) {<br>  return function(...args) {<br>    var ret = fn;<br><br>    for (let i = 0; i < args.length; i++) {<br>      ret = ret(args[i]); // 反复调用currying版本的函数<br>    }<br><br>    return ret; // 返回结果<br>  };<br>}<br><br>var cost = (function() {<br>  var money = 0;<br>  return function() {<br>    for (var i = 0; i < arguments.length; i++) {<br>      money += arguments[i];<br>    }<br>    return money;<br>  }<br>})();<br><br>var curryingCost = currying(cost);<br>var uncurryingCost = uncurrying(curryingCost);<br>console.log(uncurryingCost(100, 200, 300)()); // 600<br></span>

柯里化或偏函数有什么用？

无论是柯里化还是偏应用，我们都能进行部分传值，而传统函数调用则需要预先确定所有实参。如果你在代码某一处只获取了部分实参，然后在另一处确定另一部分实参，这个时候柯里化和偏应用就能派上用场。

另一个最能体现柯里化应用的的是，当函数只有一个形参时，我们能够比较容易地组合它们（单一职责原则（Single responsibility principle））。因此，如果一个函数最终需要三个实参，那么它被柯里化以后会变成需要三次调用，每次调用需要一个实参的函数。当我们组合函数时，这种单元函数的形式会让我们处理起来更简单。

归纳下来，主要为以下常见的三个用途：

延迟计算
参数复用
動態產生函數

#以上內容就是JavaScript函數柯里化講解，希望對大家有幫助。