内容简介：Higher Order Function (HOF) 可以說是 FP 的精華，就算是目前主流 OOP，也大都接受了 HOF 概念，但實務上要活用 HOF 並不容易，需要時間與訓練，本文整理出實務上最常使用 HOF 的 4 種 Pattern，讓大家更容易運用在日常開發中。C# 7.2本文為
Higher Order Function (HOF) 可以說是 FP 的精華，就算是目前主流 OOP，也大都接受了 HOF 概念，但實務上要活用 HOF 並不容易，需要時間與訓練，本文整理出實務上最常使用 HOF 的 4 種 Pattern，讓大家更容易運用在日常開發中。
Version
C# 7.2
本文為 Funtional Programming in C# 一書第一章的讀後心得
Definition
Higher Order Function
- 以 function 作為 function 的 input
- 以 function 作為 function 的 outpt
- 符合以上其中之一條件就算 Higer Order Function，簡稱 HOF
在 C# 中，最典型的 HOF 就是 LINQ，如最常用的 Select() 、 Where() 就是 HOF。
本文將以 HOF 稱呼 Higher Order Function
實務上的應用
HOF 在實務上可歸納出以下 4 種 Pattern：
-
Inversion of Control
-
Adapter Function
-
Function Factory
-
To Avoid Duplication
Inversion of Control
Inversion of Control
原本由高階模組決定 控制流程 ，改成由 低階模組 決定 控制流程 ，高階模組只決定 實作部分
可將 控制流程 寫成 Library 或 Framework，實現 關注點分離 (Separation of Concerns)：低階模組關注於 控制流程 ，而高階模組專心於 實作部分
HOF 目的在實現 Inversion of Control
以 LINQ 的 Where() 為例 (相當於 FP 的 Filter() )
public static IEnumerable<T> Where<T>(this IEnumerable<T> data, Func<T, bool> predicate)
{
foreach(T iter in data)
{
if (predicate(iter))
{
yield return iter;
}
}
}
低階模組 LINQ 的 Where 決定了整個 控制流程 ，包含 foreach 與 if ， 高階模組只決定 predicate 的 實作部分 ，這就是 Inversion of Control。
class Cache<T> where T : class
{
public T Get(Guid id) => ...
public T Get(Guid id, Func<T> onMiss) => Get(id) ?? onMiss();
}
若可由 Guid 對 Cache 抓資料，若有資料則從 Cache 傳回，若沒資料則執行高階模組提供的 function。
我們可發現低階模組 Cache 決定 控制流程 ，高階模組則提供 onMiss function 的實作，可能是複雜的演算法計算，也可能是實際從資料庫抓資料。
HOF 最常使用的場景就是為了實現 Inversion of Control。
IoC 與 DIP (Dependency Inversion Principle 依賴反轉原則) 並不一樣，IoC 強調的是 控制流程 的反轉，而 DIP 強調的是藉由 interface 達到 依賴 的反轉
Adapter Function
Adapter Function
HOF 的目的在於改變 function 的 Signature
int divide(int x, int y) => x / y; var result = divide(10, 2); // 5
原本 divide() 的 被除數 是 x ， 除數 是 y 。
因為需求改變， 被除數 改成 y ，而 除數 改成 x ，也就是 Signature 會改變，argument 會對調。
當然可以直接修改 code，基於 開放封閉原則 ，且這也是常見的需求，決定將此功能 一般化 ，將寫一個 function 來處理。
static Func<T2, T1, R> SwapArgs<T1, T2, R>(this Func<T1, T2, R> f)
=> (t2, t1) => f(t1, t2);
SwapArgs() 回傳一個新的 function，其 argument 由原本的 (t1, t2) 改成 (t2, t1) 。
var divideBy = divide.SwapArgs(); var result = divideBy(2, 10); // 5
- 在 OOP 中，若 Interface 不同，我們會使用 Adapter Pattern，將 interface 加以轉換
- 在 FP 中，Function Signature 就是 Interface，若 Signature 不同，我們可使用 HOF 加以轉換，也稱為 Adapter Function
Function Factory
Function Factory
HOF 的目的就是建立新的 function
var data = Enumerable.Range(1, 10)
.Where(x => x % 2 == 0);
// [2, 4, 6, 8, 10]
目前只能找出 偶數 ，也就是 除以 2 整除。
若我們想讓功能更 一般化 ，能找出 除以 n 整除的資料。
Func<int, bool> isMod(int n) => x => x % n == 0; var data1 = Enumerable.Range(1, 10).Where(isMod(2)); // 2, 4, 6, 8, 10 var data2 = Enumerable.Range(1, 10).Where(isMod(3)); // 3, 6, 9
isMod() HOF 不只更 一般化 ， 可讀性 也更高。
isMod() HOF 目的並不是回傳 data，而是回傳 Where() 所需要的 function。
To Avoid Duplication
To Avoid Duplication
HOF 的目的在避免程式碼重複部分
int Foo1(Func<int, int> f1, ...)
{
...
var x = f1(...);
...
}
int Foo2(Func<int, int> f1, ...)
{
...
var x = f2(...);
...
}
實務上常會發現不同 function，前面 setup 部分都相同，最後 teardown 部分也相同，只有中間 body 部分不同，這種時機就很適合使用 HOF，將共用部分抽出來。
將 Setup / Teardown 抽成共用
using Dapper;
public class DbLogger
{
string connString;
public void CreateLog(LogMessage logMessage)
{
using (var conn = new SqlConnection(connString))
{
conn.Open();
conn.Execute("sp_create_log", logMessage, CommandType.StoredProcedure);
}
}
public IEnumerable<LogMessage> GetLogs(DateTime since)
{
using (var conn = new SqlConnection(connString))
{
conn.Open();
conn.Query<LogMessage>(@"SELECT * FROM [Logs] WHERE [Timestamp] > @since", new {since = since});
}
}
}
我們可以發現 CreateLog() 與 GetLogs() 在 using 部份有重複，因此可以建立 HOF 將共用部分抽出來。
using System;
using System.Data;
using System.Data.SqlClient;
public class static class ConnectionHelper
{
public static R Connect<R>(string connString, Func<IDbConnection, R> f)
{
using (var conn = new SqlConnection(connString))
{
conn.Open();
return f(conn);
}
}
}
建立 ConnectionHelper.Connect() HOF，將 CreateLog() 與 GetLogs() 共用部分抽出來。
using Dapper;
using static ConnectionHelper;
public class DbLogger
{
string connString;
public void CreateLog(LogMessage logMessage)
=> Connect(connString, c => c.Execute("sp_create_log", logMessage, CommandType.StoredProcedure));
public IEnumerable<LogMessage> GetLogs(DateTime since)
=> Connect(connString, c => c.Query<LogMessage>(@"SELECT * FROM [Logs] WHERE [Timestamp] > @since", new {since = since}))
}
抽出共用到 ConnectionHelper 之後， DbLogger 就不再有程式碼重複的部分。
實務上常將程式碼中 setup 與 teardown 部分抽成 HOF 共用
將 using 重構成 HOF
using System;
using System.Data;
using System.Data.SqlClient;
public class static class ConnectionHelper
{
public static R Connect<R>(string connString, Func<IDbConnection, R> f)
{
using (var conn = new SqlConnection(connString))
{
conn.Open();
return f(conn);
}
}
}
using 為 C# 內建的 statement，其實仔細一看， using 也是在做 setup 與 teardown 的事情：
- Setup : 建立
IDisposableresource - Body : 執行
{}內的程式碼 - Teardown ：呼叫
Dispose()釋放 resource
我們可以也可以比照將 foreach statement 重構成 ForEach() function，將 using statement 重構成 Using() function。
using System;
namespace LaYumba.Functional
{
public static class F
{
public static R Using<TDisp, R>(TDisp disposable, Func<TDisp, R> f) where TDisp : IDisposable
{
using(disposable) return f(disposable);
}
}
}
將 Using() 建立在自己的 Functional Library 內。
using static LaYumba.Functional.F;
public static class ConnectionHelper
{
public static R Connect<R>(string connString, Func<IDbConnection, R> f)
=> Using(new SqlConnection(connStr), conn => { conn.Open(); return f(conn); });
}
將 using 由 statement 重構成 Using() function 後，有幾個優點 :
Connect() Using()
HOF 的優點與缺點
優點
- Conciseness : 使用 function 後，能夠再與其他 function 作 compose，幾乎都是一行就能解決，這也是為什麼 C# 要全面提供 Expression Body
- Avoid Duplication : Setup 與 teardown 的邏輯不再重複
- Sepration of Concerns :
ConnectionHelper關注 connection 管理；而DbLogger關注於 log 相關邏輯
缺點
- HOF 會使得 call stack 增加，可能會對效能有所影響，不過這是 CPU 層級，差異只是在幾個 clock cycle，所以可以忽略不計
- 由於 call stack 的增加，debug 會比較複雜
不過 HOF 所帶給我們的優點，仍然是一個值得投資 trade off。
Conclusion
可讀性
Reference
Enrico Buonanno, Functional Programming in C#
以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持 码农网
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