函数式编程

引言

软件工程的第一步是掌握编程语言，这引导我们根据特定场景选择合适的语言。 主要有两种范式：命令式和声明式。 命令式语言使用一系列语句来完成目的。

什么是函数式编程？

它们具有显式的初始化和值分配，而声明式语言仅使用表达式，没有任何详细的控制流。 函数式编程是声明式编程的一个子集，而面向对象编程是命令式语言的一个子集。 C# 和 Java 是面向对象编程语言，而 F# 和 Scala 是函数式编程语言。 虽然可以在函数式语言中使用面向对象编程的概念，例如类、接口和继承，反之亦然，例如在 C# 中使用 lambda 表达式，这是一种函数式语言的概念。

 //Imperative
        string[] stringList = new string[] { "Mahsa", "Kashi", "Hassankashi" };
        List oopList = new List();
        foreach (string str in stringList)
        {
            if (str.Length == 5)
            {
                oopList.Add(str);
            }
        }
        
//Declarative - Functional
        List functionalList = stringList.Where(s => s.Length == 5 ).ToList();

为什么选择函数式编程？

函数式编程成为技术前沿的最重要原因是，在处理多个处理器时，它具有高效且可靠的行为，换句话说，它在并行编程方面具有最佳性能。

通过尾调用优化避免堆栈溢出

另一个原因是，函数式语言中的循环和迭代将通过带有 TCO（尾调用优化）的递归来完成。 TCO 是一种在不使用单独的堆栈帧的情况下调用函数的方法，从而避免堆栈溢出。 例如，在下面的代码中，Factorial(4) 的计算需要 4 个单独的堆栈帧，而函数式语言中的下一个计算只需要一个堆栈帧。

这不是 TCO

  def factorial(n):
        if n == 0:
        return 1
        return n * factorial(n-1)

这是 TCO

       def factorial(n):
            return fact(n, 1)
        
        def fact(n, number):
            if n == 0:
            return number
            return fact(n-1, number*n)

借助不可变对象，作为线程安全的手段，避免竞争条件和死锁。

什么是竞争条件？

在多线程概念中，当两个或多个线程同时尝试获取共享资源或对象时。

什么是死锁？

在多线程概念中，当进程 1 持有并锁定资源 2 并等待资源 1 时，而此时进程 2 持有并锁定资源 1 并等待资源 2 时。

什么是线程安全？

在多线程概念中，线程安全确保每个线程可以在同时进行时正确执行，而不会产生意外的交互。

什么是不可变？

不可变对象的 state 或值在创建后无法更改。 a 是可变的，因为它的值会被更改

• a = 1
• b = 2
• a = a + b

在创建时，a 应该定义为只读和不可变，以防止更改其值。

结论

由于不可变在函数式编程中是线程安全的，因此它对于无限循环或 foreach 循环（尤其是在数学函数中）非常有用，并可以防止竞争条件和死锁。