PHP高级编程-回归原生态-函数式编程与数组

"[size=".(7 - 1)."]"4.2.4 函数式编程与数组

在函数式编程的世界里，针对集合的操作有三大类，分别是：映射、过滤和归约。


虽然PHP是一门解释性脚本语言，并且支持面向过程编程和面向对象编程，但与函数式编程还是有很大区别的。PHP也为映射、过滤和归约提供了对应的函数。它们分别是：

• 映射：array_map()
  
• 过滤：array_filter()
  
• 归纳：array_reduce()
  

下面可以通过一个简单的例子来快速认识这三大类的操作。假设我们有1、2、3、4、……、9、10这样十个数字，作为最初的集合元素。则有：
[code]<?php$data = array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);</pre>

如果我们想让每个数字都翻N倍，即对原来每个元素，通过一个规则映射到一个新的集合，那么这就是映射。使用array_map()函数可轻松实现这一点。


[code]// 集合的映射操作// 假设翻2倍$n = 2;  $dataDouble = array_map(function ($value) use ($n) {    return $value * $n;}, $data);print_r($dataDouble);</pre>

通过映射后，新集合与旧集合的元素是一一对应的，数量不会少也不会多。这就和投影一样。这里的执行结果会输出：
[code]Array(    [0] => 2    [1] => 4    [2] => 6    [3] => 8    [4] => 10    [5] => 12    [6] => 14    [7] => 16    [8] => 18    [9] => 20)</pre>

而过滤操作，显然会对集合的元素数量有影响，通常会根据条件过滤移除部分元素，所以执行过滤后，元素个数会减少。继续前面的示例，如果要找出全部的奇数，可以：
[code]// 集合的过滤操作$dataOdd = array_filter($data, function ($value) {    return ($value % 2) == 1;});print_r($dataOdd);</pre>

输出结果是：
[code]Array(    [0] => 1    [2] => 3    [4] => 5    [6] => 7    [8] => 9)</pre>

最后，是集合的归约操作，即把全部的元素通过某个规则全部合成一个新东西。注意，映射和过滤后的新元素的类型，和原来元素的类型是一样的。即原来是整型的元素，操作后还会是整型的元素，虽然数量上会有所变化。而归纳则是完全不同的操作，除了最后元素个数变成只有一个外，新元素的类型极大可能会是新的类型。


拿这里的例子来说，假设我们要把全部的数字按字符串连接起来，那么最后就会形成一个字符串：12345678910。使用array_reduce()的实现代码是：
[code]// 集合的归约操作$str = array_reduce($data, function ($carry, $item) {    return $carry . $item;}, &#39;&#39;);echo $str, PHP_EOL;</pre>

在函数式编程的世界里，函数是“一等公民”。而在OOP世界里，类才是“一等公民”。在最开始时，我们需要对原来的数值翻N倍，这个N倍暂时是通过参数来传递的。又如，在过滤奇数时，是直接硬编程在代码里的，如果我要改成过滤偶数呢，怎么办？又假设我会动态传入过滤条件呢，又怎么办？大家可以回想一下，在面向过程编程和面向对象编程里，我们都是怎样解决类似这样的需求的。


这里简单分享一下，在函数式编程世界里巧妙的做法。因为函数是它们的“一等公民”，函数可以作为函数的参数也可以作为函数的返回值，甚至还可以作为变量存储起来，这叫做高阶函数。通过原子的操作，再结合部分施用或柯里化，就能灵活组合成复杂的功能。和面向对象编程世界的自顶而下的封装不同，函数式编程则是自底而上的组合形式。


初次接触函数式编程的同学，对于柯里化这个概念有点陌生。这里稍微解释一下，简单地理解，可以看成一开始某个函数需要两个参数的，但我先提供一个参数，然后返回一个半成品函数。剩下的另外一个参数，再作为参数传给这个新的函数。打个比方，就类似分期付款一样，一开始钱不够，先给部分，后面再分期支付。以翻N倍为例，这里有两个参数，一个是原始的数值，另一个参数是翻多少倍。但再一推导，实际上就是两个数相乘。


先睹为快，使用Scala函数式编程语言实现上面同样功能的完整代码。将下面Scala代码保存到ArrayCurry.scala文件，位置目录任意。
[code]/** * 使用Scala的同等实现 */object ArrayCurry {    def main(args: Array[String]): Unit = {        val data: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)        // 集合的映射操作        val dataDouble = data.map(x => x * 2);        println(dataDouble.mkString(&#34; &#34;))        // 集合的过滤操作        val dataOdd = data.filter(_ % 2 == 1)        println(dataOdd.mkString(&#34; &#34;))        // 集合的归约操作        val str: String = data.foldLeft(&#34;&#34;)((x, y) => x.toString() + y.toString())        println(str)    }</pre>

在安装了Scala的情况下，可以执行以下命令：
$ scalac ./ArrayCurry.scala && scala ArrayCurry


然后就可能看到输出：
2 4 6 8 10 12 14 16 18 201 3 5 7 912345678910


除了输出格式外，效果和前面是一样的。但Scala的代码更简洁、更优雅。
再来稍后看一下柯里化的应用。先添加一个柯里化实现的类成员函数：
[code]object ArrayCurry {    // 柯里化    def curry[A, B, C](f: (A, B) => C) : A => (B => C) = {        (a: A) => ((b: B) => f(a, b))    }}</pre>

然后在main()函数最后追加以下代码，就可以应用柯里化实现对不同倍数的相乘。
[code]object ArrayCurry {    def main(args: Array[String]): Unit = {        // ……        // 两数相乘        def multi(left: Int, right: Int): Int = {            left * right        }        val multi2 = curry(multi)(2)        println(data.map(multi2).mkString(&#34; &#34;))    }</pre>

从这里可以窥探到函数式编程的思想。即找出原子性的操作，再基于此基础推导出更多衍生的操作。例如这里的，两数相乘multi是最基本的操作，其次再到翻2倍的multi2，当然基于multi我们可以快速创建翻3倍、翻10倍、翻N倍的函数——只需要传一个参数即可。最后，把这个翻2倍的因子传递给映射操作，就可以完成对整个集合的映射操作。多么微妙！


至此，我们简单回顾一下。一开始，我们学习了PHP数组关于映射、过滤和归约的三大类操作。然后使用函数式编程语言Scala同样实现了一遍，还稍微领略了函数式编程的魅力和思想。但这本书更多是关于PHP的书，这里要告诫各位开发同学的是，虽然函数式编程的魅力很大，但PHP语言更多是简单、实用、方便。如果没有必要，建议不要采用array_map()、array_filter()、array_reduce()这些函数。


有同学开始感到困惑了，讲了那么多，最后是为了让我们不要使用？为什么呢？因为匿名函数会增加代码的复杂度，增加代码的嵌套层级，不容易理解，更不容易维护。现在的时代不再是以前写出别人看不懂的代码就是高手，而是如何写出连实习生都能快速理解的代码才是专家。毕竟PHP没有Scala那么强悍的语法糖，也没有像Javascript的上下文，过度使用这类数组的函数，反而会适得其反。


最后，我们来看下，PHP回归到简单版的实现方式。其实很简单，改用foreach进行循环处理即可。不需要花俏、华而不实的外表。以下代码，想必连刚学PHP的同学也能快速理解，并且维护起来成本更低。
[code]// 翻2倍$dataDouble = array();$n = 2;foreach ($data as $it) {    $dataDouble[] = $it * $n;}   print_r($dataDouble);// 取奇数$dataOdd = array();foreach ($data as $it) {    if ($it % 2 == 1) {        $dataOdd[] = $it;    }}   print_r($dataOdd);// 字符串拼接$str = &#39;&#39;;foreach ($data as $it) {    $str .= $it;}   echo $str, PHP_EOL;</pre>

如果非得要用一句话来总结，那就是：不要让事情变得更复杂，不要增加人为的偶然复杂性。


"[size=".(7 - 1)."]"4.2.5 数组类

前面介绍的关于数组的排序、集合的三大操作，都是使用函数的，是面向过程的。接下来，了解一下面向对象编程相关的知识。数组类是什么意思呢？不难理解，数组类就是具体数组特性的类。


对于一个数组，可以获取和修改某个键的值，也可以进行删除、判断键是否存在。如果一个类想实现具有数组的访问特性，就需要实现ArrayAccess（数组式访问）接口，并且需要实现以下四个方法：

• ArrayAccess::offsetExists — 检查一个偏移位置是否存在
  
• ArrayAccess::offsetGet — 获取一个偏移位置的值
  
• ArrayAccess::offsetSet — 设置一个偏移位置的值
  
• ArrayAccess::offsetUnset — 复位一个偏移位置的值
  

结合下面示例，可以看更好地理解这四个方法的用处。
[code]// 集合的映射操作// 假设翻2倍$n = 2;  $dataDouble = array_map(function ($value) use ($n) {    return $value * $n;}, $data);print_r($dataDouble);0</pre>

那什么时候会用到数组类呢？这里先简单抛个砖，后面会继续深入讨论。在PHP开源框架或开源类库里，会用到这个ArrayAccess接口实现一些高级的功能操作。以流行的Phalcon框架为例，它的DI容器，以及它的依赖注入都是设计得非常巧妙且强大的。其中就可以通过数组的方式来访问DI容器。例如：
[code]// 集合的映射操作// 假设翻2倍$n = 2;  $dataDouble = array_map(function ($value) use ($n) {    return $value * $n;}, $data);print_r($dataDouble);1</pre>

PhalApi开源接口框架受此启发，也引入了DI依赖注入，同时也实现了ArrayAccess接口。在PhalApi的PHP源代码里，我们可以找到对应的实现代码。
[code]// 集合的映射操作// 假设翻2倍$n = 2;  $dataDouble = array_map(function ($value) use ($n) {    return $value * $n;}, $data);print_r($dataDouble);2</pre>

当开发工程师需要使用DI容器时，就可以像Phalcon那样，使用数组的方式来操作。例如和前面类似的实现：
[code]// 集合的映射操作// 假设翻2倍$n = 2;  $dataDouble = array_map(function ($value) use ($n) {    return $value * $n;}, $data);print_r($dataDouble);3</pre>

这里关于数组的访问接口，以及DI容器的介绍，先到这里。后面讲魔术方法时，我们再来一起深入探讨。