柯里化(Currying)

柯里化(Currying)是一种关于函数的高阶技术。它不仅被用于 JavaScript,还被用于其他编程语言。

柯里化是一种函数的转换,它是指将一个函数从可调用的 f(a, b, c) 转换为可调用的 f(a)(b)(c)

柯里化不会调用函数。它只是对函数进行转换。

让我们先来看一个例子,以更好地理解我们正在讲的内容,然后再进行一个实际应用。

我们将创建一个辅助函数 curry(f),该函数将对两个参数的函数 f 执行柯里化。换句话说,对于两个参数的函数 f(a, b) 执行 curry(f) 会将其转换为以 f(a)(b) 形式运行的函数:

function curry(f) { // curry(f) 执行柯里化转换
  return function(a) {
    return function(b) {
      return f(a, b);
    };
  };
}

// 用法
function sum(a, b) {
  return a + b;
}

let curriedSum = curry(sum);

alert( curriedSum(1)(2) ); // 3

正如你所看到的,实现非常简单:只有两个包装器(wrapper)。

  • curry(func) 的结果就是一个包装器 function(a)
  • 当它被像 sum(1) 这样调用时,它的参数会被保存在词法环境中,然后返回一个新的包装器 function(b)
  • 然后这个包装器被以 2 为参数调用,并且,它将该调用传递给原始的 sum 函数。

柯里化更高级的实现,例如 lodash 库的 _.curry,会返回一个包装器,该包装器允许函数被正常调用或者以偏函数(partial)的方式调用:

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

let curriedSum = _.curry(sum); // 使用来自 lodash 库的 _.curry

alert( curriedSum(1, 2) ); // 3,仍可正常调用
alert( curriedSum(1)(2) ); // 3,以偏函数的方式调用

柯里化?目的是什么?

要了解它的好处,我们需要一个实际中的例子。

例如,我们有一个用于格式化和输出信息的日志(logging)函数 log(date, importance, message)。在实际项目中,此类函数具有很多有用的功能,例如通过网络发送日志(log),在这儿我们仅使用 alert

function log(date, importance, message) {
  alert(`[${date.getHours()}:${date.getMinutes()}] [${importance}] ${message}`);
}

让我们将它柯里化!

log = _.curry(log);

柯里化之后,log 仍正常运行:

log(new Date(), "DEBUG", "some debug"); // log(a, b, c)

……但是也可以以柯里化形式运行:

log(new Date())("DEBUG")("some debug"); // log(a)(b)(c)

现在,我们可以轻松地为当前日志创建便捷函数:

// logNow 会是带有固定第一个参数的日志的偏函数
let logNow = log(new Date());

// 使用它
logNow("INFO", "message"); // [HH:mm] INFO message

现在,logNow 是具有固定第一个参数的 log,换句话说,就是更简短的“偏应用函数(partially applied function)”或“偏函数(partial)”。

我们可以更进一步,为当前的调试日志(debug log)提供便捷函数:

let debugNow = logNow("DEBUG");

debugNow("message"); // [HH:mm] DEBUG message

所以:

  1. 柯里化之后,我们没有丢失任何东西:log 依然可以被正常调用。
  2. 我们可以轻松地生成偏函数,例如用于生成今天的日志的偏函数。

高级柯里化实现

如果你想了解更多细节,下面是用于多参数函数的“高级”柯里化实现,我们也可以把它用于上面的示例。

它非常短:

function curry(func) {

  return function curried(...args) {
    if (args.length >= func.length) {
      return func.apply(this, args);
    } else {
      return function(...args2) {
        return curried.apply(this, args.concat(args2));
      }
    }
  };

}

用例:

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

let curriedSum = curry(sum);

alert( curriedSum(1, 2, 3) ); // 6,仍然可以被正常调用
alert( curriedSum(1)(2,3) ); // 6,对第一个参数的柯里化
alert( curriedSum(1)(2)(3) ); // 6,全柯里化

新的 curry 可能看上去有点复杂,但是它很容易理解。

curry(func) 调用的结果是如下所示的包装器 curried

// func 是要转换的函数
function curried(...args) {
  if (args.length >= func.length) { // (1)
    return func.apply(this, args);
  } else {
    return function pass(...args2) { // (2)
      return curried.apply(this, args.concat(args2));
    }
  }
};

当我们运行它时,这里有两个 if 执行分支:

  1. 现在调用:如果传入的 args 长度与原始函数所定义的(func.length)相同或者更长,那么只需要将调用传递给它即可。
  2. 获取一个偏函数:否则,func 还没有被调用。取而代之的是,返回另一个包装器 pass,它将重新应用 curried,将之前传入的参数与新的参数一起传入。然后,在一个新的调用中,再次,我们将获得一个新的偏函数(如果参数不足的话),或者最终的结果。

例如,让我们看看 sum(a, b, c) 这个例子。它有三个参数,所以 sum.length = 3

对于调用 curried(1)(2)(3)

  1. 第一个调用 curried(1)1 保存在词法环境中,然后返回一个包装器 pass
  2. 包装器 pass 被调用,参数为 (2):它会获取之前的参数 (1),将它与得到的 (2) 连在一起,并一起调用 curried(1, 2)。由于参数数量仍小于 3,curry 函数依然会返回 pass
  3. 包装器 pass 再次被调用,参数为 (3),在接下来的调用中,pass(3) 会获取之前的参数 (1, 2) 并将 3 与之合并,执行调用 curried(1, 2, 3) — 最终有 3 个参数,它们被传入最原始的函数中。

如果这还不够清楚,那你可以把函数调用顺序在你的脑海中或者在纸上过一遍。

只允许确定参数长度的函数

柯里化要求函数具有固定数量的参数。

使用 rest 参数的函数,例如 f(...args),不能以这种方式进行柯里化。

比柯里化多一点

根据定义,柯里化应该将 sum(a, b, c) 转换为 sum(a)(b)(c)

但是,如前所述,JavaScript 中大多数的柯里化实现都是高级版的:它们使得函数可以被多参数变体调用。

总结

柯里化 是一种转换,将 f(a,b,c) 转换为可以被以 f(a)(b)(c) 的形式进行调用。JavaScript 实现通常都保持该函数可以被正常调用,并且如果参数数量不足,则返回偏函数。

柯里化让我们能够更容易地获取偏函数。就像我们在日志记录示例中看到的那样,普通函数 log(date, importance, message) 在被柯里化之后,当我们调用它的时候传入一个参数(如 log(date))或两个参数(log(date, importance))时,它会返回偏函数。

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