仓颉编程语言技术指南：嵌套函数、Lambda 表达式、闭包

2024-07-30
福建
本文字数：4939 字
阅读完需：约 16 分钟

仓颉编程语言（Cangjie）是一种面向全场景应用开发的通用编程语言，旨在兼顾开发效率和运行性能，并提供良好的编程体验。本文将深入探讨仓颉语言的主要特点和功能，包括其简明高效的语法、多范式编程支持、类型安全性、内存安全性、高效并发、兼容性、领域扩展能力、UI 开发支持和内置库功能。

1. 语法简明高效

仓颉编程语言提供了一系列简明高效的语法特性，旨在减少冗余书写、提升开发效率。以下是一些关键特性：

1.1 嵌套函数

仓颉语言允许在函数体内定义嵌套函数，这些函数可以在外部函数内部调用，也可以作为返回值返回：

func foo() {    func nestAdd(a: Int64, b: Int64) {        a + b + 3    }
    println(nestAdd(1, 2))  // 输出：6
    return nestAdd}
main() {    let f = foo()    let x = f(1, 2)    println("result: ${x}")  // 输出：result: 6}

复制代码

1.2 Lambda 表达式

仓颉语言支持简洁的 lambda 表达式，使函数式编程变得更加方便：

let f1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }var display = { => println("Hello") }
func f(a1: (Int64) -> Int64): Int64 {    a1(1)}
main() {    let sum1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }    let r1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }(1, 2)  // r1 = 3    let r2 = { => 123 }()  // r2 = 123    let f2Res = f({ a2 => a2 + 10 })  // 使用 lambda 表达式}

复制代码

2. 多范式编程

仓颉编程语言支持函数式、命令式和面向对象等多范式编程。开发者可以根据需求选择不同的编程范式：

函数式编程：支持高阶函数、代数数据类型、模式匹配等特性。
面向对象编程：支持封装、接口、继承等特性。
命令式编程：支持值类型、全局函数等特性。

3. 类型安全

仓颉语言是静态强类型语言，通过编译时类型检查来尽早识别程序错误，降低运行时风险。编译器提供了强大的类型推断能力，减少类型标注工作：

var sum1: (Int64, Int64) -> Int64 = { a, b => a + b }var sum2: (Int64, Int64) -> Int64 = { a: Int64, b => a + b }

复制代码

4. 内存安全

仓颉语言提供自动内存管理，并在运行时进行数组下标越界检查、溢出检查等，以确保内存安全：

func safeArrayAccess(arr: [Int64], index: Int64): Int64 {    if index < arr.length {        return arr[index]    } else {        println("Index out of bounds")        return -1    }}

复制代码

5. 高效并发

仓颉语言提供用户态轻量化线程（原生协程）以及简单易用的并发编程机制，适用于高效的并发场景：

func concurrentTask() {    let task = async {         // 执行异步任务    }    await task}

复制代码

6. 兼容语言生态

仓颉语言支持与 C 等主流编程语言的互操作，采用声明式编程范式以实现对其他语言库的高效复用和生态兼容：

extern func cFunction(arg: Int64) -> Int64
func callCFunction() {    let result = cFunction(10)    println(result)}

复制代码

7. 领域易扩展

仓颉语言支持基于词法宏的元编程能力，允许在编译时变换代码，支持构建内嵌式领域专用语言（EDSL）：

macro square(x: Int64) => x * xfunc useMacro() {    let result = square(4)  // 结果为 16    println(result)}

复制代码

8. 助力 UI 开发

仓颉语言的元编程和尾随 lambda 等特性可以用来搭建声明式 UI 开发框架，提升 UI 开发效率和体验：

func createUI() {    let button = Button(text: "Click Me", onClick: { => println("Button clicked") })    // 创建并显示 UI 组件}

复制代码

9. 内置库功能丰富

仓颉语言提供了丰富的内置库，涵盖数据结构、常用算法、数学计算、正则匹配、系统交互、文件操作、网络通信、数据库访问等功能：

import stdlib
func exampleUsage() {    let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]    let sum = numbers.reduce(0, { a, b => a + b })    println("Sum: ${sum}")}

复制代码

仓颉编程语言凭借其简洁高效的语法、多范式编程支持、类型和内存安全、高效并发能力以及广泛的内置库功能，为开发者提供了一个强大且灵活的编程平台。无论是进行高效的应用开发、构建复杂的 UI 组件，还是进行领域特定的编程，仓颉语言都能满足开发者的需求。

仓颉编程语言的嵌套函数、Lambda 表达式与闭包解析

1. 嵌套函数

在仓颉编程语言中，嵌套函数指的是定义在另一个函数内部的函数。这种函数在外部函数的作用域内是可见的，但其作用域仅限于外部函数。嵌套函数可以访问外部函数的局部变量，并且可以作为返回值返回，使得函数式编程更加灵活。

示例：

func foo() {    func nestAdd(a: Int64, b: Int64) {        a + b + 3    }
    println(nestAdd(1, 2))  // 6
    return nestAdd}
main() {    let f = foo()    let x = f(1, 2)    println("result: ${x}")}

复制代码

在上述示例中，nestAdd 是一个定义在 foo 函数内部的嵌套函数。它不仅可以在 foo 内部被调用，还可以作为返回值返回，供外部使用。运行结果为：

6result: 6

复制代码

2. Lambda 表达式

Lambda 表达式是仓颉编程语言中一种简洁的函数定义方式，用于定义匿名函数。Lambda 表达式的语法为 { p1: T1, ..., pn: Tn => expressions | declarations }。其中，=> 之前为参数列表，=> 之后为表达式或声明序列。Lambda 表达式可以赋值给变量，也可以作为函数的实参或返回值使用。

示例：

let f1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }
var display = { => println("Hello") }   // 无参数的 lambda 表达式
// Lambda 表达式的调用let r1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }(1, 2) // r1 = 3let r2 = { => 123 }()                          // r2 = 123
func f2(lam: () -> Unit) { }let f2Res = f2{ println("World") } // OK to omit the =>

复制代码

在上述示例中，f1 是一个接受两个参数并返回它们和的 Lambda 表达式。display 是一个无参数的 Lambda 表达式。Lambda 表达式可以直接调用，也可以赋值给变量再调用。

3. 闭包

闭包是指函数或 Lambda 表达式在定义时捕获了其外部作用域中的变量，即使在外部作用域之外执行，闭包仍然能够访问这些捕获的变量。闭包的变量捕获遵循一定的规则：

变量捕获的规则：捕获的变量必须在闭包定义时可见，并且在闭包定义时已经完成初始化。
闭包与变量捕获：函数或 Lambda 内访问外部函数的局部变量称为变量捕获。被捕获的变量的生命周期由闭包决定，这使得闭包可以在其外部作用域被调用时，仍然保持对这些变量的访问。

示例 1：

func returnAddNum(): (Int64) -> Int64 {    let num: Int64 = 10
    func add(a: Int64) {        return a + num    }    add}
main() {    let f = returnAddNum()    println(f(10))  // 输出 20}

复制代码

在这个示例中，add 函数捕获了 num 变量。即使 num 的定义作用域已经结束，add 函数仍然能够访问 num。

示例 2：

func f() {    let x = 99    func f1() {        println(x)    }    let f2 = { =>        println(y)      // 错误，y 在闭包定义时未定义    }    let y = 88    f1()          // 打印 99.    f2()          // 错误}

复制代码

在这个示例中，f2 尝试捕获 y 变量，但 y 在 f2 定义时尚未定义，因此会导致编译错误。

示例 3：

func f() {    let x: Int64    func f1() {        println(x)    // 错误，x 尚未初始化    }    x = 99    f1()}

复制代码

在此示例中，f1 尝试访问尚未初始化的 x，这也是一个编译错误。

示例 4：

class C {    public var num: Int64 = 0}
func returnIncrementer(): () -> Unit {    let c: C = C()
    func incrementer() {        c.num++    }
    incrementer}
main() {    let f = returnIncrementer()    f() // c.num 增加 1}

复制代码

在这个示例中，incrementer 捕获了 c 对象，并可以修改 c 的 num 成员变量。闭包可以正常访问并修改捕获的引用类型变量。

仓颉编程语言中的高阶函数与函数式编程特性

1. 高阶函数

高阶函数是指接受其他函数作为参数或返回函数的函数。高阶函数能够提高代码的复用性和可读性。在仓颉编程语言中，你可以创建和使用高阶函数以便在不同的上下文中灵活地操作函数。

示例 1：高阶函数的基本使用

func applyFunction(x: Int64, func f: (Int64) -> Int64): Int64 {    return f(x)}
func square(n: Int64): Int64 {    return n * n}
main() {    let result = applyFunction(4, square)    println(result)  // 输出 16}

复制代码

在这个示例中，applyFunction 是一个高阶函数，它接受一个整数 x 和一个函数 f 作为参数，并将 x 传递给 f。square 函数计算平方值，并作为参数传递给 applyFunction。

示例 2：函数返回函数

func makeMultiplier(factor: Int64): (Int64) -> Int64 {    func multiplier(x: Int64) -> Int64 {        return x * factor    }    return multiplier}
main() {    let double = makeMultiplier(2)    let triple = makeMultiplier(3)    println(double(5))  // 输出 10    println(triple(5))  // 输出 15}

复制代码

在这个示例中，makeMultiplier 函数返回了一个新的函数 multiplier，该函数可以将输入的整数乘以 factor。你可以创建不同的乘法器（如 double 和 triple），并应用于不同的输入值。

2. 函数式编程特性

仓颉编程语言支持函数式编程特性，如不可变数据、函数组合、柯里化等，这些特性能够使代码更加简洁和模块化。

示例 1：不可变数据

func modifyValue(x: Int64) -> Int64 {    let y = x + 1    return y}
main() {    let value = 5    let newValue = modifyValue(value)    println(value)     // 输出 5（原值未改变）    println(newValue) // 输出 6（新值）}

复制代码

在这个示例中，value 变量的值不会被 modifyValue 函数所改变，这体现了不可变数据的特性。原始值保持不变，而函数返回一个新的值。

示例 2：函数组合

func addOne(x: Int64) -> Int64 {    return x + 1}
func multiplyByTwo(x: Int64) -> Int64 {    return x * 2}
func compose(f: (Int64) -> Int64, g: (Int64) -> Int64): (Int64) -> Int64 {    return { x: Int64 => f(g(x)) }}
main() {    let addThenMultiply = compose(multiplyByTwo, addOne)    println(addThenMultiply(3))  // 输出 8（(3 + 1) * 2）}

复制代码

在这个示例中，compose 函数将两个函数 f 和 g 组合成一个新的函数，新的函数先应用 g，然后应用 f。通过组合 addOne 和 multiplyByTwo 函数，我们得到了一个新的函数 addThenMultiply，它先将输入加一，然后乘以二。

示例 3：柯里化

func add(a: Int64) -> (Int64) -> Int64 {    func inner(b: Int64) -> Int64 {        return a + b    }    return inner}
main() {    let addFive = add(5)    println(addFive(10))  // 输出 15}

复制代码

在这个示例中，add 函数是一个柯里化函数，它返回一个新的函数 inner。这个新函数可以将一个整数 b 加到 a 上。通过柯里化，我们可以创建特定的加法函数（如 addFive），并用于后续的计算。

3. 函数式编程的最佳实践

a. 尽量使用不可变数据：不可变数据可以减少副作用，使代码更容易理解和测试。

b. 充分利用高阶函数：高阶函数能够让你更灵活地操作函数，提高代码的复用性和模块化程度。

c. 关注函数组合和柯里化：函数组合和柯里化能够帮助你创建更简洁和灵活的函数，提高代码的表达能力。

d. 避免副作用：尽量减少函数中的副作用，使函数更具纯粹性，增强代码的可预测性。

通过理解和应用这些函数式编程特性，你可以编写更高效、灵活和可维护的代码。如果你有其他关于仓颉编程语言或函数式编程的问题，请继续讨论！

总结

仓颉编程语言通过嵌套函数、Lambda 表达式和闭包为开发者提供了灵活和强大的编程工具。嵌套函数支持函数内部的局部定义和返回，Lambda 表达式简化了匿名函数的定义，而闭包则允许函数访问其定义时的上下文变量。掌握这些功能能够帮助开发者更好地进行函数式编程，提高代码的灵活性和表达能力。

如果你有其他关于仓颉编程语言的问题或想了解更多高级功能，欢迎继续讨论！

文章转载自：华为云开发者联盟
原文链接：https://www.cnblogs.com/huaweiyun/p/18324751
体验地址：http://www.jnpfsoft.com/?from=infoq

发布于: 刚刚阅读数: 5

EquatorCoco

关注

还未添加个人签名 2023-06-19 加入

还未添加个人简介

发布

暂无评论

创作场景

仓颉编程语言技术指南：嵌套函数、Lambda 表达式、闭包

1. 语法简明高效

1.1 嵌套函数

1.2 Lambda 表达式

2. 多范式编程

3. 类型安全

4. 内存安全

5. 高效并发

6. 兼容语言生态

7. 领域易扩展

8. 助力 UI 开发

9. 内置库功能丰富

仓颉编程语言的嵌套函数、Lambda 表达式与闭包解析

1. 嵌套函数

2. Lambda 表达式

3. 闭包

仓颉编程语言中的高阶函数与函数式编程特性

1. 高阶函数

2. 函数式编程特性

3. 函数式编程的最佳实践

总结

EquatorCoco

评论