从柯里化讲起，一网打尽 JavaScript 重要的高阶函数

2022-11-03
广东
本文字数：6180 字
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前情回顾

我们在前篇《✨从历史讲起，JavaScript 基因里写着函数式编程》讲到了 JavaScript 的函数式基因最早可追溯到 1930 年的 lambda 运算，这个时间比第一台计算机诞生的时间都还要早十几年。JavaScript 闭包的概念也来源于 lambda 运算中变量的被绑定关系。

因为在 lambda 演算的设定中，参数只能是一个，所以通过柯里化的天才想法来实现接收多个参数：

lambda x. ( lambda y. plus x y )

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说这个想法是“天才”一点不为过，把函数自身作为输入参数或输出返回值，至今受用，也就是【高阶函数】的定义。

将上述 lambda 演算柯里化写法转变到 JavaScript 中，就变成了：

function add(a) {    return function (b) {        return a + b    }}
add(1)(2)

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所以，剖析闭包从柯里化开始，柯里化是闭包的“孪生子”。

读完本篇，你会发现 JavaScript 高阶函数中处处是闭包、处处是柯里化~

百变柯里化

最开始，本瓜理解柯里化 == 闭包 + 递归，得出的柯里化写法是这样的：

 let arr = [] function addCurry() {     let arg = Array.prototype.slice.call(arguments); // 递归获取后续参数     arr = arr.concat(arg);      if (arg.length === 0) { // 如果参数为空，则判断递归结束          return arr.reduce((a,b)=>{return a+b}) // 求和      } else {          return addCurry;      }  }
addCurry(1)(2)(3)()

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但这样的写法， addCurry 函数会引用一个外部变量 arr，不符合纯函数的特性，于是就优化为：

function addCurry() {    let arr = [...arguments]    let fn = function () {        if(arguments.length === 0) {      return arr.reduce((a, b) => a + b)        } else {            arr.push(...arguments)            return fn        }    }    return fn}

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上述写法，又总是要以 ‘( )’ 空括号结尾，于是再改进为隐式转换 .toString 写法：

function addCurry() {    let arr = [...arguments]    // 利用闭包的特性收集所有参数值    var fn = function() {        arr.push(...arguments);        return fn;    };    // 利用 toString 隐式转换    fn.toString = function () {        return arr.reduce(function (a, b) {            return a + b;        });    }    return fn;}

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注意一些旧版本的浏览器隐式转换会默认执行

好了，到这一步，如果你把上述三种柯里化写法都会手写了，那面试中考柯里化的基础一关算是过了。

然而，不止于此，柯里化实际存在很多变体， 只有深刻吃透它的思想，而非停留在一种写法上，才能算得上“高级”、“优雅”。

接下来，让我们看看它怎么变？！

缓存传参

柯里化最基础的用法是缓存传参。

我们经常遇到这样的场景：

已知一个 ajax 函数，它有 3 个参数 url、data、callback

function ajax(url, data, callback) {  // ...}

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不用柯里化是怎样减少传参的呢？通常是以下这样，写死参数位置的方式来减少传参：

function ajaxTest1(data, callback) {  ajax('http://www.test.com/test1', data, callback);}

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而通过柯里化，则是这样：

function ajax(url, data, callback) {  // ...}
let ajaxTest2 = partial(ajax,'http://www.test.com/test2')
ajaxTest2(data,callback)

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其中 partial 函数是这样写的：

function partial(fn, ...presetArgs) { // presetArgs 是需要先被绑定下来的参数  return function partiallyApplied(...laterArgs) { //  ...laterArgs 是后续参数        let allArgs =presetArgs.concat(laterArgs) // 收集到一起        return fn.apply(this, allArgs) // 传给回调函数 fn  }}

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柯里化固定参数的好处在：复用了原本的 ajax 函数，并在原有基础上做了修改，取其精华，弃其糟粕，封装原有函数之后，就能为我所用。

并且 partial 函数不止对 ajax 函数有作用，对于其它想减少传参的函数同样适用。

缓存判断

我们可以设想一个通用场景，假设有一个 handleOption 函数，当符合条件 'A'，执行语句：console.log('A')；不符合时，则执行语句：console.log('others')

转为代码即：

const handleOption = (param) =>{     if(param === 'A'){         console.log('A')     }else{         console.log('others')     }}

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现在的问题是：我们每次调用 handleOption('A')，都必须要走完 if...else... 的判断流程。比如：

const handleOption = (param) =>{     console.log('每次调用 handleOption 都要执行 if...else...')     if(param === 'A'){         console.log('A')     }else{         console.log('others')     }}
handleOption('A')handleOption('A')handleOption('A')

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控制台打印：

有没有什么办法，多次调用 handleOption('A')，却只走一次 if...else...？

答案是：柯里化。

const handleOption = ((param) =>{     console.log('从始至终只用执行一次 if...else...')     if(param === 'A'){         return ()=>console.log('A')     }else{         return ()=>console.log('others')     }})
const tmp = handleOption('A')
tmp()tmp()tmp()

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控制台打印：

这样的场景是有实战意义的，当我们做前端兼容时，经常要先判断是来源于哪个环境，再执行某个方法。比如说在 firefox 和 chrome 环境下，添加事件监听是 addEventListener 方法，而在 IE 下，添加事件是 attachEvent 方法；如果每次绑定这个监听，都要判断是来自于哪个环境，那肯定是很费劲。我们通过上述封装的方法，可以做到 一处判断，多次使用。

肯定有小伙伴会问了：这也是柯里化？

嗯。。。怎么不算呢？

把 'A' 条件先固定下来，也可叫“缓存下来”，后续的函数执行将不再传 'A' 这个参数，实打实的：把多参数转化为单参数，逐个传递。

缓存计算

我们再设想这样一个场景，现在有一个函数是来做大数计算的：

const calculateFn = (num)=>{    const startTime = new Date()    for(let i=0;i<num;i++){} // 大数计算    const endTime = new Date()    console.log(endTime - startTime)    return "Calculate big numbers"}
calculateFn(10_000_000_000)

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这是一个非常耗时的函数，复制代码在控制台看看，需要 8s+

如果业务代码中需要多次用到这个大数计算结果，多次调用 calculateFn(10_000_000_000) 肯定是不明智的，太费时。

一般的做法就是声明一个全局变量，把运算结果保存下来:

比如 const resNums = calculateFn(10_000_000_000)

如果有多个大数运算呢？沿着这个思路，即声名多个变量：

const resNumsA = calculateFn(10_000_000_000)const resNumsB = calculateFn(20_000_000_000)const resNumsC = calculateFn(30_000_000_000)

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我们讲就是说：奥卡姆剃刀原则 —— 如无必要、勿增实体。

申明这么多全局变量，先不谈占内存、占命名空间这事，就把 calculateFn() 函数的参数和声名的常量名一一对应，都是一个麻烦事。

有没有什么办法？只用函数，不增加多个全局常量，就实现多次调用，只计算一次？

答案是：柯里化。

代码如下：

function cached(fn){  const cacheObj = Object.create(null); // 创建一个对象  return function cachedFn (str) { // 返回回调函数    if ( !cacheObj [str] ) { // 在对象里面查询，函数结果是否被计算过        let result = fn(str);        cacheObj [str] = result; // 没有则要执行原函数，并把计算结果缓存起来    }    return cacheObj [str] // 被缓存过，直接返回  }}
const calculateFn = (num)=>{    console.log("计算即缓存")    const startTime = new Date()    for(let i=0;i<num;i++){} // 大数计算    const endTime = new Date()    console.log(endTime - startTime) // 耗时    return "Calculate big numbers"}
let cashedCalculate = cached(calculateFn) 
console.log(cashedCalculate(10_000_000_000)) // 计算即缓存 // 9944 // Calculate big numbersconsole.log(cashedCalculate(10_000_000_000)) // Calculate big numbers
console.log(cashedCalculate(20_000_000_000)) // 计算即缓存 // 22126 // Calculate big numbersconsole.log(cashedCalculate(20_000_000_000)) // Calculate big numbers

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这样只用通过一个 cached 缓存函数的处理，所有的大数计算都能保证：输入参数相同的情况下，全局只用计算一次，后续可直接使用更加语义话的函数调用来得到之前计算的结果。

此处也是柯里化的应用，在 cached 函数中先传需要处理的函数参数，后续再传入具体需要操作得值，将多参转化为单个参数逐一传入。

缓存函数

柯里化的思想不仅可以缓存判断条件，缓存计算结果、缓存传参，还能缓存“函数”。

设想，我们有一个数字 7 要经过两个函数的计算，先乘以 10 ，再加 100，写法如下：

const multi10 = function(x) { return x * 10; }const add100 = function(x) { return x + 100; }add100(multi10(7))

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用柯里化处理后，即变成：

const multi10 = function(x) { return x * 10; }const add100 = function(x) { return x + 100; }const compose = function(f,g) {     return function(x) {         return f(g(x))    }}
compose(add100, multi10)(7)

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前者写法有两个传参是写在一起的，而后者则逐一传参。把最后的执行函数改写：

let compute = compose(add100, multi10)
compute(7)

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所以，这里的柯里化直接把函数处理给缓存了，当声明 compute 变量时，并没有执行操作，只是为了拿到 ()=> f(g(x))，最后执行 compute(7)，才会执行整个运算；

<hr>

怎么样？柯里化确实百变吧？柯里化的起源和闭包的定义是同宗同源。正如前文最开始所说，柯里化是闭包的一对“孪生子”。

我们对闭包的解释：“闭包是一个函数内有另外一个函数，内部的函数可以访问外部函数的变量，这样的语法结构是闭包。”与我们对柯里化的解释“把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数（或部分）的函数，并且返回接受余下的参数和返回结果的新函数的技术”，这两种说法几乎是“等效的”，只是从不同角度对 同一问题 作出的解释，就像 lambda 演算和图灵机对希尔伯特第十问题的解释一样。

同一问题：指的是在 lambda 演算诞生之时，提出的：怎样用 lambda 演算实现接收多个参数？

防抖与节流

好了，我们再来看看除了其它高阶函数中闭包思想（柯里化思想）的应用。首先是最最常用的防抖与节流函数。

防抖：就像英雄联盟的回城键，按了之后，间隔一定秒数才会执行生效。

function debounce(fn, delay) {    delay = delay || 200;    let timer = null;    return function() {        let arg = arguments;        // 每次操作时，清除上次的定时器        clearTimeout(timer);        timer = null;        // 定义新的定时器，一段时间后进行操作        timer = setTimeout(function() {            fn.apply(this, arg);        }, delay);    }};
var count = 0;window.onscroll = debounce(function(e) {    console.log(e.type, ++count); // scroll}, 500);

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节流函数：就像英雄联盟的技能键，是有 CD 的，一段时间内只能按一次，按了之后就要等 CD；

// 函数节流，频繁操作中间隔 delay 的时间才处理一次function throttle(fn, delay) {    delay = delay || 200;    let timer = null;    // 每次滚动初始的标识    let timestamp = 0;    return function() {        let arg = arguments;        let now = Date.now();        // 设置开始时间        if (timestamp === 0) {            timestamp = now;        }        clearTimeout(timer);        timer = null;        // 已经到了delay的一段时间，进行处理        if (now - timestamp >= delay) {            fn.apply(this, arg);            timestamp = now;        }        // 添加定时器，确保最后一次的操作也能处理        else {            timer = setTimeout(function() {                fn.apply(this, arg);                // 恢复标识                timestamp = 0;            }, delay);        }    }};
var count = 0;window.onscroll = throttle(function(e) {    console.log(e.type, ++count); // scroll}, 500);

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代码均可复制到控制台中测试。在防抖和节流的场景下，被预先固定住的变量是 timer。

lodash 高阶函数

lodash 大家肯定不陌生，它是最流行的 JavaScript 库之一，透过函数式编程模式为开发者提供常用的函数。

其中有一些封装的高阶函数，让一些平平无奇的普通函数也能有相应的高阶功能。

举几个例子：

// 防抖动_.debounce(func, [wait=0], [options={}])// 节流_.throttle(func, [wait=0], [options={}])
// 将一个断言函数结果取反_.negate(predicate) // 柯里化函数_.curry(func, [arity=func.length])// 部分应用_.partial(func, [partials])
// 返回一个带记忆的函数_.memoize(func, [resolver])// 包装函数_.wrap(value, [wrapper=identity])

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研究源码你就会发现，_.debounce 防抖、_.throttle 节流上面说过，_.curry 柯里化上面说过、_.partial 在“缓存传参”里说过、_.memoize 在“缓存计算”里也说过......

再举一个例子：

现在要求一个函数在达到 n 次之前，每次都正常执行，第 n 次不执行。

也是非常常见的业务场景！JavaScript 实现：

function before(n, func) {  let result, count = n;  return function(...args) {    count = count - 1    if (count > 0) result = func.apply(this, args)    if (count <= 1) func = undefined    return result  }}
const fn= before(3,(x)=>console.log(x))fn(1) // 1fn(2) // 2fn(3) // 不执行

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反过来：函数只有到 n 次的时候才执行，n 之前的都不执行。

function after(n, func) {  let count = n || 0  return function(...args) {    count = count - 1    if (count < 1) return func.apply(this, args)  }}
const fn= after(3,(x)=>console.log(x))fn(1) // 不执行fn(2) // 不执行fn(3) // 3

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全是“闭包”、全是把参数“柯里化”。

细细体会，在控制台上敲一敲、改一改、跑一跑，下次或许你就可以自己写出这些有特定功能的高阶函数了。

结语

综合以上，可见由函数式启发的“闭包”、“柯里化”思想对 JavaScript 有多重要。几乎所有的高阶函数都离不开闭包、参数由多转逐一的柯里化传参思想。所在在很多面试中，都会问闭包，不管是一两年、还是三五年经验的前端程序员。定义一个前端的 JavaScript 技能是初级，还是中高级，这是其中很重要的一个判断点。