108.函数、纯函数
1.函数
1.1 什么是函数？
函数是接受一些输入，并产生一些输出的过程。这些输入称为参数，输出称为返回值。
函数将输入参数映射到返回值，也就是说，对于每套输入，都存在一个输出。一个函数会接受输入，并返回相对应的输出。
1.2 用途：
- 映射：基于给定的输入产生一些输出。函数将输入值映射到输出值。
- 过程：函数可以被调用，来执行一系列步骤。这一系列步骤被称为过程，以这种风格编程被称为过程式编程（procedural programming）。
- I/O：有些函数是用来与系统的其它部分进行通讯，比如屏幕、存储、系统日志或者网络。
1.3 命名
好的程序员会给函数一个可描述性的名字，这样当我们看代码时，根据函数名就可以理解函数要做什么。2.纯函数
2.1 背景
函数转换为 JavaScript：
const double = x => x 2;
可以用 console.log() 来检查该函数的输出：
console.log( *double(5) ); // 10
在 JavaScript 中，是 JavaScript 引擎将 double(5) 用答案 10 来替换。所以，console.log( double(5) ); 与 console.log(10); 是一样的。这之所以是对的，是因为 double() 是一个纯函数。但是，如果 double() 有副作用，比如要将值保存到磁盘，或者输出日志到控制台，只用 10 替换 double(5) 就改变了函数的含义了。
如果想引用透明，就需要用纯函数。2.2 纯函数是满足如下条件的函数：
1.相同输入总是会返回相同的输出
用 double() 函数，你可以用结果来替换函数调用，而程序会把它们当作是一码事。也就是说，在程序中，不管上下文是什么，不管你调用多少次，或者什么时候调用， double(5) 会总是与 10 表示同样的事。
但是这并不适用于所有函数。有些函数产生的结果依赖于信息，而不是传进来的参数。
考虑如下示例：
Math.random(); // => 0.4011148700956255
Math.random(); // => 0.8533405303023756
Math.random(); // => 0.3550692005082965
即使没有给函数调用传递任何参数，产生的输出也都不相同，也就是说 Math.random() 是非纯函数。
每次执行 Math.random()，都会生成一个 0 到 1 之间的新随机数，所以很显然，你没法只用 0.4011148700956255 来替换它，而不改变程序的含义。
如果是这样，每次都生成相同的结果。当我们要求计算机生成一个随机数时，通常意味着我们想要的是一个与最后一次得到的数不同的结果。
有时我们要让计算机给出当前时间。这里我们不用深入研究时间函数的工作机制，只复制下面这段代码：
const time = () => new Date().toLocaleTimeString();
time(); // => “5:15:45 PM”
如果用当前时间替换 time() 函数调用，会发生什么？
会总是输出相同的时间，即函数调用被替换的时间。也就是说，它每天只有一次会产生正确的输出，而且只有在函数被替换那一刻运行程序才会。
所以很显然，time() 与 double() 函数不一样。
一个函数只有在给出相同输出，总是产生相同输出的时候，才是纯函数。你可能还记得代数课中的这条规则：相同输入值会总是映射到相同的输出值。不过，多个输入值也可以映射到同一个输出值。例如，如下的函数是纯函数：
const highpass = (cutoff, value) => value >= cutoff;
相同的输入值总会映射到相同的输出值：
highpass(5, 5); // => true
highpass(5, 5); // => true
highpass(5, 5); // => true
多个输入值可能会映射到相同的输出值：
highpass(5, 123); // true
highpass(5, 6); // true
highpass(5, 18); // true
highpass(5, 1); // false
highpass(5, 3); // false
highpass(5, 4); // false2.不产生副作用
纯函数不产生副作用，就是说它不能改变任何外部状态。3.不可变性
JavaScript 参数是按引用传递，就是说，如果函数要修改一个对象参数或者数组参数上的属性，那么它就会修改在函数外部可以访问的状态。纯函数不能修改外部状态。
考虑如下 addToCart() 函数，该函数是一个非纯函数，会修改状态：
// 非纯的 addToCart 修改已有的购物车
const addToCart = (cart, item, quantity) => {
cart.items.push({
item,
quantity
});
return cart;
};
test(‘addToCart()’, assert => {
const msg = ‘addToCart() should add a new item to the cart.’;
const originalCart = {
items: []
};
const cart = addToCart(
originalCart,
{
name: “Digital SLR Camera”,
price: ‘1495’
},
1
);
const expected = 1; // num items in cart
const actual = cart.items.length;
assert.equal(actual, expected, msg);
assert.deepEqual(originalCart, cart, ‘mutates original cart.’);
assert.end();
});
通过传进一个购物车、添加到购物车的商品、以及商品数量，函数就起作用了。然后函数返回同一个购物车，购物车带有添加给它的商品。
问题是，我们刚修改了一些共享的状态。其它函数可能依赖于 addToCart() 函数被调用之前该购物车对象的状态，而现在我们已经修改了这个共享的状态，如果修改函数已经被调用的订单，就不得不担心它会对程序逻辑产生什么样的影响了。重构该代码会导致 bug 出现，从而把订单搞砸了，让客户不高兴。
现在考虑如下版本：
// 纯函数 addToCart() 返回一个新购物车，不会修改原始购物车
const addToCart = (cart, item, quantity) => {
const newCart = lodash.cloneDeep(cart);
newCart.items.push({
item,
quantity
});
return newCart;
};
test(‘addToCart()’, assert => {
const msg = ‘addToCart() should add a new item to the cart.’;
const originalCart = {
items: []
};
// deep-freeze on npm
// throws an error if original is mutated
deepFreeze(originalCart);
const cart = addToCart(
originalCart,
{
name: “Digital SLR Camera”,
price: ‘1495’
},
1
);
const expected = 1; // num items in cart
const actual = cart.items.length;
assert.equal(actual, expected, msg);
assert.notDeepEqual(originalCart, cart,
‘should not mutate original cart.’);
assert.end();
});
在本例中，有一个数组嵌套在一个对象中，这是为什么我要做深拷贝的原因。这比你经常会处理的状态更复杂。大多数情况下，你可以将其分解成更小的块。
例如，Redux 会让你组合 reducer，而不是在每个 reducer 中处理整个应用程序状态。这样做的结果是，你不必在每次只想更新一小部分时，为整个应用程序状态创建一个深拷贝。而是用非破坏性的数组方法或者 Object.assign()，来更新应用状态的一小部分。
现在该让你试试了。Fork 这段代码，将非纯函数修改为纯函数。不要修改测试，让单元测试通过。
4.不依赖于外部状态。
如果调用一个函数，但是不使用其返回值，这个函数还意义，那么它毫无疑问是一个非纯函数。对于纯函数，那就是一个空操作。
推荐选用纯函数。就是说，如果使用纯函数实现程序需求是可行的，就应该使用纯函数，而不是其它选项。纯函数接受一些输入，并且基于该输入返回一些输出。它们是程序中最简单的可重用代码构建块。在计算机科学中，也许最重要的设计原则就是 KISS 原则（保持简洁，Keep It Simple, Stupid）。纯函数是以最可能的方式保持简洁。
纯函数有很多不错的特性，它构成了函数式编程的基础。纯函数完全独立于外部状态，正因为如此，它们对于共享可变状态情况下必须处理的所有错误类型都是免疫的。纯函数的独立性质，也让其成为跨多 CPU 以及跨整个分布式计算集群并行处理的最佳候选，这让它们对很多类型的科学和资源密集型计算任务成了必不可少的。
纯函数也是超级独立的 - 它容易在代码中移动、重构、重新组织，让程序更灵活，更适应将来的改变。
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