JavaScript 函数的高级应用

[yinguangyao]

前言

这节课属于 JavaScript 中函数的高级应用。随着 React/Redux 的火热，函数式编程也逐渐被带入了前端的应用领域，甚至还诞生了 elm、ClojureScript 等基于 JavaScript 的函数式语言。熟练掌握这节课的内容，对后续学习函数式编程会有一定帮助。

1. 高阶函数

高阶函数也是函数式编程中的一个概念，使用范围比较广泛。在现在很火的 React 中，高阶组件就是基于高阶函数发展而来。
先看一下高阶函数的定义：

高阶函数，又称算子(运算符)或泛函，包含多于一个箭头的函数。
在数学和计算机科学中，高阶函数是至少满足下列一个条件的函数:

1. 接受一个或多个函数作为输入
2. 输出一个函数

举一个简单的例子：

const add = function(x, y, f) {
    return f(x) + f(y);
}

这个 add 函数就是一个高阶函数，它接收了另一个 f 函数。
而在 ES5 中出现的 forEach、map、some、every 等函数也属于高阶函数，他们都接收了一个匿名函数作为参数：

const arr = [1, 2, 3];
const iterator = function(item, index) {
    console.log(item);
}
arr.forEach(iterator);

2. 偏函数

下面是维基百科对偏函数 (Partial application) 的定义：

In computer science, partial application (or partial function application) refers to the process of fixing a number of arguments to a function, producing another function of smaller arity.

翻译一下，意思就是在计算机科学中，部分应用程序（或者部分功能应用程序）是指固定一个函数的一些参数，然后产生另一个更小元的函数。

那么什么是元呢？元就是函数参数的个数，比如带有两个参数的函数被称为二元函数。

偏函数是函数式编程中的一部分，使用偏函数可以冻结那些预先确定的参数来缓存函数参数。在运行的时候，当获得需要的剩余参数后，可以将他们解冻，传递到最终的参数中，从而使用最终确定的所有参数去调用函数。

简单来说就是，把一个函数的某些参数给固定住（也就是设置默认值），返回一个新的函数，调用这个新函数会更简单。

举个比较简单的例子，下面的 sum_add_1 就是一个偏函数。

function sum(a, b) {
    return a + b;
}
// 正确调用
sum(2, 3); // 5
const sum_add_1 = partial(sum, 1);
sum_add_1(2); // 3
sum_add_1(3); // 4

那么怎么实现这个 partial 方法呢？实际上使用原生的 bind 方法就能产生一个偏函数。

const sum_add_1 = sum.bind(null, 1);

可是 bind 函数中一般需要传入上下文给第一个参数，我们这里可以实现一个无关上下文的 partial 函数。
由于 partial 函数执行后返回了一个新的函数，那么它一定是个高阶函数。可以考虑如下实现：

const partial = (func, ...args) => {
    return (...rest) => {
        return func.apply(this, [...args, ...rest])
    }
}

3. 柯里化

在 JS 的函数式编程中，柯里化是一个很重要的概念，这个概念在我们实际开发中也经常会用到。

3.1 定义

函数柯里化的意思就是你可以一次传很多参数给 curry 函数，也可以分多次传递，curry 函数每次都会返回一个函数去处理剩下的参数，一直到返回最后的结果。

这里还是举几个例子来说明一下：

3.2 柯里化求和函数

    // 普通方式
    var add1 = function(a, b, c){
        return a + b + c;
    }
    // 柯里化
    var add2 = function(a) {
        return function(b) {
            return function(c) {
                return a + b + c;
            }
        }
    }

这里每次传入参数都会返回一个新的函数，这样一直执行到最后一次返回 a+b+c 的值。
但是这种实现还是有问题的，这里只有三个参数，如果哪天产品经理告诉我们需要改成100次？我们就重新写100次？这很明显不符合开闭原则，所以我们需要对函数进行一次修改。

var add = function() {
    var _args = [];
    return function() {
        if(arguments.length === 0) {
            return _args.reduce(function(a, b) {
                return a + b;
            })
        }
        [].push.apply(_args, arguments);
        return arguments.callee;
    }
}
var sum = add();
sum(100, 200)(300);
sum(400);
sum(); // 1000

我们通过判断下一次是否传进来参数来决定函数是否运行，如果继续传进了参数，那我们继续把参数都保存起来，等运行的时候全部一次性运行，这样我们就初步完成了一个柯里化的函数。

3.3 通用柯里化函数

这里只是一个求和的函数，如果换成求乘积呢？我们是不是又需要重新写一遍？仔细观察一下我们的 add 函数，如果我们将if里面的代码换成一个函数执行代码，是不是就可以变成一个通用函数了？

var curry = function(fn) {
    var _args = [];
    return function() {
        if(arguments.length === 0) {
            return fn.apply(fn, _args);
        }
        [].push.apply(_args, arguments);
        return arguments.callee;
    }
}
var multi = function() {
    return [].reduce.call(arguments, function(a, b) {
        return a + b;
    })
}
var add = curry(multi);
add(100, 200, 300)(400);
add(1000);
add(); // 2000

在之前的方法上面，我们进行了扩展，这样我们就已经实现了一个比较通用的柯里化函数了。
也许你想问，我不想每次都使用那个丑陋的括号结尾怎么办？

var curry = function(fn) {
	var len = fn.length,
		args = [];
	return function() {
		Array.prototype.push.apply(args, arguments)
		var argsLen = args.length;
		if(argsLen < len) {
			return arguments.callee;
		}
		return fn.apply(fn, args);
	}
}
var add = function(a, b, c) {
	return a + b + c;
}

var adder = curry(add)
adder(1)(2)(3)

这里根据函数 fn 的参数数量进行判断，直到传入的数量等于 fn 函数需要的参数数量才会返回 fn 函数的最终运行结果，和上面那种方法原理其实是一样的，但是这两种方式都太依赖参数数量了。
我在简书还看到别人的另一种递归实现方法，实现思路和我类似。

// 简单实现，参数只能从右到左传递
function createCurry(func, args) {

    var arity = func.length;
    var args = args || [];

    return function() {
        var _args = [].slice.call(arguments);
        [].push.apply(_args, args);

        // 如果参数个数小于最初的func.length，则递归调用，继续收集参数
        if (_args.length < arity) {
            return createCurry.call(this, func, _args);
        }

        // 参数收集完毕，则执行func
        return func.apply(this, _args);
    }
}

这里是对参数个数进行了计算，如果需要无限参数怎么办？比如下面这种场景。

add(1)(2)(3)(2);
add(1, 2, 3, 4, 5);

这里主要有一个知识点，那就是函数的隐式转换，涉及到 toString 和 valueOf 两个方法，如果直接对函数进行计算，那么会先把函数转换为字符串，之后再参与到计算中，利用这两个方法我们可以对函数进行修改。

var num = function() {
}
num.toString = num.valueOf = function() {
	return 10;
}
var anonymousNum = (function() { // 10
	return num;
}())

经过修改，我们的函数最终版是这样的。

var curry = function(fn) {
	var func = function() {
		var _args = [].slice.call(arguments, 0);
		var func1 = function() {
			[].push.apply(_args, arguments)
			return func1;
		}
		func1.toString = func1.valueOf = function() {
			return fn.apply(fn, _args);
		}
		return func1;
	}
	return func;
}
var add = function() {
	return [].reduce.call(arguments, function(a, b) {
		return a + b;
	})
}

var adder = curry(add)
adder(1)(2)(3)

那么我们说了那么多，柯里化究竟有什么用呢？

3.4 预加载

在很多场景下，我们需要的函数参数很可能有一部分一样，这个时候再重复写就比较浪费了，我们提前加载好一部分参数，再传入剩下的参数，这里主要是利用了闭包的特性，通过闭包可以保持着原有的作用域。

var match = curry(function(what, str) {
  return str.match(what);
});

match(/\s+/g, "hello world");
// [ ' ' ]

match(/\s+/g)("hello world");
// [ ' ' ]

var hasSpaces = match(/\s+/g);
// function(x) { return x.match(/\s+/g) }

hasSpaces("hello world");
// [ ' ' ]

hasSpaces("spaceless");
// null

上面例子中，使用 `hasSpaces 函数来保存正则表达式规则，这样可以有效的实现参数的复用。

3.5 动态创建函数

这个其实也是一种惰性函数的思想，我们可以提前执行判断条件，通过闭包将其保存在有效的作用域中，来看一种我们平时写代码常见的场景。

 var addEvent = function(el, type, fn, capture) {
     if (window.addEventListener) {
         el.addEventListener(type, function(e) {
             fn.call(el, e);
         }, capture);
     } else if (window.attachEvent) {
         el.attachEvent("on" + type, function(e) {
             fn.call(el, e);
         });
     } 
 };

在这个例子中，我们每次调用 addEvent 的时候都会重新进行if语句进行判断，但是实际上浏览器的条件不可能会变化，你判断一次和判断N次结果都是一样的，所以这个可以将判断条件提前加载。

var addEventHandler = function(){
    if (window.addEventListener) {
        return function(el, sType, fn, capture) {
            el.addEventListener(sType, function(e) {
                fn.call(el, e);
            }, (capture));
        };
    } else if (window.attachEvent) {
        return function(el, sType, fn, capture) {
            el.attachEvent("on" + sType, function(e) {
                fn.call(el, e);
            });
        };
    }
}
var addEvent = addEventHandler();
addEvent(document.body, "click", function() {}, false);
addEvent(document.getElementById("test"), "click", function() {}, false);

但是这样做还是有一种缺点，因为我们无法判断程序中是否使用了这个方法，但是依然不得不在文件顶部定义一下 addEvent，这样其实浪费了资源，这里有一种更好的解决方法。

var addEvent = function(el, sType, fn, capture){
    if (window.addEventListener) {
        addEvent =  function(el, sType, fn, capture) {
            el.addEventListener(sType, function(e) {
                fn.call(el, e);
            }, (capture));
        };
    } else if (window.attachEvent) {
        addEvent = function(el, sType, fn, capture) {
            el.attachEvent("on" + sType, function(e) {
                fn.call(el, e);
            });
        };
    }
}

在 addEvent 函数里面对其重新赋值，这样既解决了每次运行都要判断的问题，又解决了必须在作用域顶部执行一次造成浪费的问题。

4. 反柯里化

上面我们介绍过函数柯里化，从字面意思上来理解，反柯里化恰恰和柯里化相反，是为了扩大适用范围，创建一个应用范围更广的函数。使本来只有特定对象才适用的方法，扩展到更多的对象。
看下面一个例子，我们给函数增加一个反柯里化的方法。

Function.prototype.unCurry = function() {
    const self = this;
    return function() {
        return Function.prototype.call.apply(self, arguments);
    }
}

通过反柯里化方法，甚至可以让对象使用数组的 push 方法：

const obj = {};
const push = Array.prototype.push.unCurry();
push(obj, 1, 2, 3);
console.log(obj); // { 0: 1, 1: 2, 2: 3}

但是直接在函数原型上面修改不太好，这里可以实现一个更加通用的反柯里化方法。

const unCurry= function(fn) {
    return function(target, ...rest) {
        return fn.apply(target, rest);        
    }    
};

使用方法和原来的类似：

const obj = {};
const push = unCurry(Array.prototype.push);
push(obj, 1, 2, 3);
console.log(obj); // { 0: 1, 1: 2, 2: 3}

简单理解，柯里化就是对高阶函数进行降阶处理，而反柯里化增加反过来扩大使用范围。

// 柯里化
function(a)(b) -> function(a)(b)
// 反柯里化
target.func(a, b) -> unCurry(func)(target, a, b)

反柯里化的好处就是将原本只有 target 能使用的方法借了出来，可以给更多对象来使用。
我们在开发中，经常会借用 Object.prototype.toString 来检测一个变量的类型，这也是反柯里化的用法之一。

const num = 1, 
    str = '2', 
    obj = {}, 
    arr = [],
    nul = null;
const toString = unCurry(Object.prototype.toString.call);
toString.call(nul); // "[object Null]"
toString.call(num); // "[object Number]"
toString.call(str); // "[object String]"
toString.call(arr); // "[object Array]"

5. 推荐阅读

1. 高阶函数
2. 偏函数
   
3. Javascript偏函数与柯里化