函數式程序員

① 函數在編程中扮演著什麼樣的作用

函數在編程中的作用：
支持閉包和高階函數，支持惰性計算（lazy evaluation）。使用遞歸作為控制流程的機制。加強了引用透明性。沒有副作用。我將重點放在在 Java 語言中使用閉包和高階函數上，但是首先對上面列出的所有特點做一個概述。

閉包和高階函數
函數編程支持函數作為第一類對象，有時稱為 閉包或者 仿函數（functor）對象。實質上，閉包是起函數的作用並可以像對象一樣操作的對象。與此類似，FP 語言支持 高階函數。高階函數可以用另一個函數（間接地，用一個表達式） 作為其輸入參數，在某些情況下，它甚至返回一個函數作為其輸出參數。這兩種結構結合在一起使得可以用優雅的方式進行模塊化編程，這是使用 FP 的最大好處。

惰性計算
除了高階函數和仿函數（或閉包）的概念，FP 還引入了惰性計算的概念。在惰性計算中，表達式不是在綁定到變數時立即計算，而是在求值程序需要產生表達式的值時進行計算。延遲的計算使您可以編寫可能潛在地生成無窮輸出的函數。因為不會計算多於程序的其餘部分所需要的值，所以不需要擔心由無窮計算所導致的 out-of-memory 錯誤。一個惰性計算的例子是生成無窮 Fibonacci 列表的函數，但是對 第 n 個Fibonacci 數的計算相當於只是從可能的無窮列表中提取一項。

遞歸
FP 還有一個特點是用遞歸做為控制流程的機制。例如，Lisp 處理的列表定義為在頭元素後面有子列表，這種表示法使得它自己自然地對更小的子列表不斷遞歸。

函數的優點:

1.代碼簡潔，開發快速
函數式編程大量使用函數，減少了代碼的重復，因此程序比較短，開發速度較快。
Paul Graham在《黑客與畫家》一書中寫道：同樣功能的程序，極端情況下，Lisp代碼的長度可能是C代碼的二十分之一。
如果程序員每天所寫的代碼行數基本相同，這就意味著，"C語言需要一年時間完成開發某個功能，Lisp語言只需要不到三星期。反過來說，如果某個新功能，Lisp語言完成開發需要三個月，C語言需要寫五年。"當然，這樣的對比故意誇大了差異，但是"在一個高度競爭的市場中，即使開發速度只相差兩三倍，也足以使得你永遠處在落後的位置。"

2. 接近自然語言，易於理解
函數式編程的自由度很高，可以寫出很接近自然語言的代碼。
前文曾經將表達式(1 + 2) * 3 - 4，寫成函數式語言：
subtract(multiply(add(1,2), 3), 4)
對它進行變形，不難得到另一種寫法：
add(1,2).multiply(3).subtract(4)
這基本就是自然語言的表達了。再看下面的代碼，大家應該一眼就能明白它老戚哪的意思吧：
merge([1,2],[3,4]).sort().search("2")
因此，函數式編程的代碼更容易理解。
3. 更方便的代碼管理
函數式編程不依賴、也不會改變外界的狀態，只要給定輸入參數，返回的結果必定相同。因此，每一個函數都可以被看做獨立單元，很有利於進行單元測試（unit testing）和除錯（debugging），以及模塊化組合。

4. 易於"並發編程"
函數式編程不需要考慮"死鎖"（deadlock），因為它不修改變數，所以根本不存在"鎖"線程的問題。不必擔心一個線程的數據，被另一個線程修改，所以侍碼可以很放心地把工作分攤到多個線程，部署"並發編程"仔棗（concurrency）。
請看下面的代碼：
var s1 = Op1();
var s2 = Op2();
var s3 = concat(s1, s2);
由於s1和s2互不幹擾，不會修改變數，誰先執行是無所謂的，所以可以放心地增加線程，把它們分配在兩個線程上完成。其他類型的語言就做不到這一點，因為s1可能會修改系統狀態，而s2可能會用到這些狀態，所以必須保證s2在s1之後運行，自然也就不能部署到其他線程上了。
多核CPU是將來的潮流，所以函數式編程的這個特性非常重要。

5. 代碼的熱升級
函數式編程沒有副作用，只要保證介面不變，內部實現是外部無關的。所以，可以在運行狀態下直接升級代碼，不需要重啟，也不需要停機。Erlang語言早就證明了這一點，它是瑞典愛立信公司為了管理電話系統而開發的，電話系統的升級當然是不能停機的。

② 函數式編程有什麼弊端

我接觸過Haskell、Clojure和其他語言，也做過PL的「研究」。可以淺談一下：

• 函數的復雜度

分析Haskell程序的時間和空間復雜度是很麻煩的。首先編寫Haskell程序往往是很多「重用」內置/自定義數據結構,以實現數據持久性(或「不變性」)可以增加空間和時間消耗(實現策略有很多,但採取臨時解決方案不影響永久治癒),優點是控制副作用。然後，函數組合和高階函數可能代價昂貴，可以生成額外的中間數據。其優點是抽象能力強，模塊化是有益的。最後，惰性評價使過程評價模型復雜，濫用可導致效率的降低。功能語言的分析工具也較少。

但是這些提供了細粒度的模塊化，程序員需要更多的「設計」。「使用函數式編程的程序員必須努力確保程序使用更小、更簡單、更通用的模塊，」Huges說。這是一個挑戰。

而且，模塊之間的交互也是一個問題。