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函数式编程简介
我们来解释函数式编程的什么，它的优点是哪些，并且寻找一些函数式编程的学习资源。
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根据您的问题来回答, 函数式编程 (FP) 是一种开放的程序设计方法，理应广泛传播或者流行于理论学术中，在现实中没有实际的作用。在这篇文章中我来讲解函数式编程，探究其优点，并推荐学习函数式编程的资源。
语法入门
本文的代码示例使用的是 Haskell 编程语言。因而你需要理解这篇文章的基本函数语法：
even :: Int -> Bool
even = ... -- implementation goes here
示例定义了含有一个参数的函数 even ，第一行是 类型声明 具体来说就是 even 函数接受一个 int 类型的参数返回一个 bool 类型的值，由一个或多个方法实现，在这里我们将忽略具体实现方法（名称和类型已经足够了）：
map :: (a -> b) -> [a] -> [b]
map = ...
这个示例, map 是一个有两个参数的函数:
- (a -> b) : 将a 转换成 b 的匿名函数
- ［a］: 将匿名函数作用到 ［a］ （List 序列与其它语言的数组对应）的每一个元素上，将每次所得结果放到另一个 ［b］ ,最后返回这个结果 ［b］ 。
同样我们不去关心是要如何实现，我们只感兴趣它的定义类型。 a 和 b 是任何一种的的 类型变量 。就像上一个示例中， a 是 Int 类型， b 是 Bool 类型:
map even [1,2,3]
这个是一个bool类型的序列:
[False,True,False]
如果你看到你不理解的其他语法，不要惊慌；对语法的充分理解不是必要的。
函数式编程的误区
编程与开发
我们先来解释一下常见的误区：
- 函数式编程不是像命令行编程或者面向对象编程一样对立，这些都是虚假的。
- 函数式编程不仅仅是学术领域在其他领域也有使用。这是真的，在函数式编程的历史中，如像Haskell和OCaml语言是最流行的研究。但是今天许多公司使用函数式编程来处理大型系统，小型专业程序，以及两者之间的一切。甚至还有一个面向函数式编程的商业用户的年度会议；过去的程序让我们了解了函数式编程在工业中的用途，以及由谁来使用它。
- 函数式编程与monads无关 ，也不是任何其他特殊的抽象。对于围绕这个monad只是一个抽象的规定，有些是有些也的不是。
- 函数式编程不是特别难学的。有些语言可能与您已经知道的语法不同，但这些差异是浅显的。函数式编程中有dense的概念，但其他方法也是如此。（这里的dense不懂什么意思，校对者注意一下）
什么是函数式编程?
核心是函数式编程是只使用_纯粹_的数学函数编程，函数的结果取决于参数，就像 I/O 或者状态转换这样。程序是通过 组合函数 的方法构建的:
(.) :: (b -> c) -> (a -> b) -> (a -> c)
(g . f) x = g (f x)
这个_（.）_ 表示的是二个函数组合成一个，将 g 作用到 f 上。我们将在下一个示例中看到它的使用。这里使用 Python 中的函数:
def compose(g, f):
return lambda x: g(f(x))
函数式编程的优点在于：由于函数是确定的，所以可以用应用程序的结果替换函数，这种替代等价于使用使 等式推理 。每个程序员都有使用自己代码和别人代码的理由，而等式推理就是解决这样问题不错的工具。来看一个示例。等你遇到这个问题:
map even . map (+1)
这段代码是做什么的？可以简化吗？通过等式推理，可以通过一系列替换来分析代码:
map even . map (+1)
map (even . (+1)) -- from definition of 'map'
map (\x -> even (x + 1)) -- lambda abstraction
map odd -- from definition of 'even'
我们可以使用等式推理来理解程序并优化。Haskell编译器使用等式推理进行多种方案的优化。没有纯粹的函数，等式推理是不可能的，或者需要程序员更多的努力。
函数式编程语言
你需要一种编程语言来做函数式编程。
在没有高阶函数（传递函数作为参数和返回函数的能力）的语言中有意义地进行函数式编程， lambdas （匿名函数）和泛型是困难的。 大多数现代语言都有这些，但在不同语言支持函数式编程方面存在差异。 具有最佳支持的语言称为函数式编程语言。 这些包括静态类型的 Haskell， OCaml ， F＃ 和 Scala ，动态类型的 Erlang 和 Clojure。
在函数式语言之间可以在多大程度上利用函数编程有很大差异。有一个类型系统会有很大的帮助，特别是它支持 类型推断 （所以你并不总是必须键入类型）。这篇文章中没有详细介绍这部分，但足以说明，并非所有类型的系统都是平等的。
与所有语言一样，不同的函数的语言强调不同的概念，技术或用例。选择语言时，考虑到它支持函数式编程的程度以及是否适合您的用例很重要。如果您使用某些非 FP 语言，会受益于在语言支持的范围内的函数式编程。
不要打开表面没什么但却是陷阱的门
回想一下，函数的结果只取决于它的输入。几乎所有的编程语言都有这个。空值，类型case（instanceof），类型转换，异常以及无限递归的可能性都是陷阱，它打破等式推理，并削弱程序员对程序行为正确性的理解能力。（没有任何陷阱的语言包括Agda，Idris和Coq。）
幸运的是，作为程序员，我们可以选择避免这些陷阱，如果我们受到严格的规范，我们可以假装陷阱不存在。 这个方法叫做 快速推理 。它不需要任何条件，几乎任何程序都可以在不使用陷阱的情况下进行编写，并且通过避免这些程序可以进行等式推理，可组合性和可重用性。
让我们详细讨论一下。 这个陷阱打破了等式推理，因为异常终止的可能性没有反映在类型中。（如果文档中提到可能抛出的异常，请自己计算一下）。但是没有理由我们无法包含所有故障模式的返回类型。
避开陷阱是语言特征中产生巨大影响的一个领域。为避免例外， 代数数据类型可用于模型误差的条件下，就像:
-- new data type for results of computations that can fail
--
data Result e a = Error e | Success a
-- new data type for three kinds of arithmetic errors
--
data ArithError = DivByZero | Overflow | Underflow
-- integer division, accounting for divide-by-zero
--
safeDiv :: Int -> Int -> Result ArithError Int
safeDiv x y =
if y == 0
then Error DivByZero
else Success (div x y)
在这个例子中的权衡你现在必须使用ArithError 或者 Int 类型为结果,而不是旧的 Int 的值，但这也是解决这个问题的一种方式。你不再需要处理异常，使用 快速推理 ，总体来说这是一个胜利。
免费的定理
大多数现代静态类型语言具有 范型（也称为 参数多态性 ），其中函数是通过一个或多个抽象类型定义的。 例如，考虑List（序列）上的函数:
f :: [a] -> [a]
f = ...
Java中的相同函数如下所示:
static <A> List<A> f(List<A> xs) { ... }
编译程序的过程是一个证明的过程是将 a 类型做出选择的过程。考虑到这一点，采用快速推理的方法，你能够创造出怎样的函数。
在这种情况下，该类型并不能告诉我们函数的功能（它可以改变序列，删除第一个元素或许多其他的东西），但它确实告诉了我们很多信息。只是从类型，我们可以得出关于函数的定理：
- Theorem 1: 输入决定输出；不可能在输入的序列 a 中添加值，因为你不知道它的数据结构。
- Theorem 2: If you map any function over the list then apply f, the result is the same as applying f then mapping.
定理1帮助我们了解代码的作用，定理2对于程序优化提供了帮助。我们从类型中学到了这一切！从类型中获取有用的信息称为参数。因此，类型是函数行为的部分（有时是完整的）规范，也是一种检查机制。
现在你可以利用参数话了探寻了。你可以从 map (.) 或者下面的这些函数中发现什么呢？
- foo :: a -> (a, a)
- bar :: a -> a -> a
- baz :: b -> a -> a
学习功能编程的资源
也许你已经相信函数式编程是编写软件不错的方式，你想知道如何开始？有几种学习功能编程的方法; 这里有一些我推荐（我承认，我对 Haskell 偏爱：
- UPenn's 的 CIS 194: 介绍 Haskell 是函数式编程概念和 Haskell 开发的不错选择。可以当课程材料使用，讲座（您可以查看几年前 Brisbane 函数式编程小组的 系列 CIS 194 讲座。
- 不错的入门书籍有 Scala 的函数式编程 , Haskell 对函数的思考 , 和 Haskell 编程原理 .
- Data61 FP 课程 (f.k.a., NICTA 课程) 通过 类型驱动 开发来教授抽象和数据结构的概念。这是十分困难，但收获也是丰富的，如果你有一名愿意引导你函数式编程的程序员，你可以尝试。
- 在你的工作学习中使用函数式编程书写代码，写一些纯粹的函数（避免不确定性和异常的出现），使用高阶函数而不是循环和递归，利用参数化来提高可读性和重用性。许多人从函数式编程开始，体验各种语言的美妙。
- 加入到你区域中的一些函数式编程小组或者学习小组中，也可以是参加一些函数式编程的会议（新的会议总是不断的出现）。
总结
在本文中，我讨论了什么是函数式编程，而不是函数式编程的优点，包括等式推理和参数化。我们了解到在大多数编程语言中执行一些函数编程，但是语言的选择会影响受益的程度，而 Haskell 是函数式编程中语言最受欢迎的语言。我也推荐学习函数式编程的资源。
函数式编程是一个丰富的领域，还有许多更深入（更神秘）的主题正在等待探索。我没有提到那些具有实际意义的事情，比如：
- lenses and prisms (是一流的设置值的方式；非常适合使用嵌套数据);
- 定理证明 (当测试你代码的时候你可以你代码的正确性);
- 懒惰评估 (让您处理潜在无数的数据结构);
- 类型理论 (函数式编程中许多美丽实用的抽象的起源).
我希望你喜欢这个函数式编程的介绍，并且启发你使用这个有趣和实用的软件开发方法。
本文根据 CC BY 4.0 许可证发布。
作者简介：
红帽软件工程师。对函数式编程，分类理论，数学感兴趣。Crazy about jalapeños.
via: https://opensource.com/article/17/4/introduction-functional-programming
作者：Fraser Tweedale 译者：MonkeyDEcho 校对：校对者ID