C#函数式编程

Adam丶鱼

编程语言范式

常见的编程范式有命令式编程（Imperative programming），函数式编程，逻辑式编程；

许多现存的编程语言都可基于其计算模型加以分类，归入某些语言族，或者属于某种编程范式。按照不同的规则，可以有多种分类的方法，而且不同的学者对某些语言的具体归属也有不同的意见。

给出一种系谱：

说明式（Declarative ）                   命令式（ Imperative ）

　　函数式  Lisp, ML, Haskell                冯诺依曼 C, Ada, Fortran

　　数据流  ld, Val                         脚本式 Perl, Python, PHP

　　逻辑式  Prolog                         面向对象 Smalltalk, C++, Java, C#

　　基于模板 XSLT

有些编程范式并不能按以上的方法进行分类，比如：元编程，泛型编程。

一种语言并不是只从属于一种编程范式，有些语言本身就是为支持多范式设计的；

比如：Lisp就同时支持函数式编程、面向对象、元编程。

命令式编程是面向计算机硬件的抽象，有变量（对应着存储单元），赋值语句（获取，存储指令）表达式（内存引用和算术运算）和控制语句（跳转指令）；

函数式编程

定义

In computer science, functional programming is a programming paradigm that treats computation as the evaluation of mathematical functions and avoids state and mutable data.

函数式编程是一种编程模型，他将计算机运算看做是数学中函数的计算，并且避免了状态以及变量的概念。<Wiki>

函数式编程是面向数学的抽象，将计算描述为一种表达式求值，一句话，函数式程序就是一个表达式。

函数式编程最重要的基础是 λ 演算（lambda calculus）。而且λ演算的函数可以接受函数当作输入（参数）和输出（返回值）。和指令式编程相比，函数式编程的函数的计算比指令的执行更重要。和过程化编程相比，函数式编程的函数的计算可随时调用。纯函数式编程不需要变量；

语言族

函数式编程中最古老的例子可能要数1958年被创造出来的LISP,当年的Lisp由于各种设计缺陷(内存损耗、闭包问题、生成程序执行效率等)没能发展好。较现代的例子包括Haskell、Clean、Erlang 和Miranda等。

现代编程语言，如C#、Python、Ruby、Scala等等，它们都受到了函数式编程语言的影响，比如C#中的lamada表达式、Linq。

基于JVM实现的Lisp方言如Scala, Clojure也是越来越受关注，这里所谓的Lisp方言，主要是因为语法上沿用了Lisp中的S表达式。

基于.net平台的有F#，微软的首个函数式编程语言。<MSDN>

不同语言的抽象层次

    高计算

             C#         ----->     对象

              Python      ----->    函数式

              C语言      ----->    函数 (面向过程)

              汇编语言

    低计算机硬件  ----->    指令计算机

函数式复兴

Anders Hejlsberg，C#编程语言的首席架构师，2010年关于《编程语言的发展趋势及未来方向》演讲

从一个数组中找出所有的偶数

List<int> list = new List<int> { 1,2,3,4,5,6,7};

常规的命令式写法：

    List<int> ret = new List<int>();

    foreach (var item in list)

    { if (item % 2 == 0)

          ret.Add(item); }

声明式的写法: var ret = list.Where((x) => x % 2 == 0);

多核与并行

         使用命令式编程语言写程序时，我们经常会编写如x = x + 1这样的语句，此时我们大量依赖的是可变状态，或者说是“变量”，它们的值可以随程序运行而改变。可变状态非常强大，但随之而来的便是被称为“副作用”的问题，例如一个无需参数的void方法，它会根据调用次数或是在哪个线程上进行调用对程序产生影响，它会改变程序内部的状态，从而影响之后的运行效果。而在函数式编程中则不会出现这个情况，因为所有的状态都是不可变的。事实上对函数式编程的讨论更像是数学、公式，而不是程序语句，如x = x + 1对于数学家来说，似乎只是个永不为真的表达式而已。

函数式编程十分容易并行，因为它在运行时不会修改任何状态，因此无论多少线程在运行时都可以观察到正确的结果。假如两个函数完全无关，那么它们是并行还是顺序地执行便没有什么区别。

函数式编程特性                             与技术

函数是一等公民                        闭包

     高阶函数                                  惰性求值

     递归                                         缓存技术

    不可变状态                               尾调用消除

    柯里化                                      内存回收

Adam丶鱼

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