技術(shù)趨勢：Functional Pogramming函數(shù)編程風云再起

libo1987630

甫于日前落幕的Software Development 2.0研討會，來賓之一的Andrei Alexandrescu被問到未來編程語言的趨勢時，他認為函數(shù)編程（Functional Pogramming）可能會再度興起。我認同他的看法，我過去發(fā)表的JavaFX文章中，碰巧也有提到這一點。

目前兩大開發(fā)平臺（Java與.NET）都開始出現(xiàn)函數(shù)編程思維的蹤跡。Java平臺的JavaFX語言，具備所有重要函數(shù)編程的特色，所以應(yīng)該歸類為函數(shù)語言（或者至少是多重思維語言）；.NET平臺的C# 3.0也存在相當多函數(shù)編程的影子。微軟的LINQ本來就源自于函數(shù)語言，更不用提微軟官方的F#語言，F(xiàn)#沿用相當多ML語言的語法，更是徹底的函數(shù)語言（其中的F，應(yīng)該是Functional的意思）。

根據(jù)Tiobe對于2007年12月語言需求所做的統(tǒng)計，面向?qū)ο笳Z言占54.4%，程序語言（Procedure Language）占41.9%，函數(shù)語言占2.0%，而邏輯語言占1.8%。以上加起來剛好百分之百。

但是，這樣的分類并不精確。現(xiàn)在的語言很少是單一思維，幾乎都是多重思維（Multi-paradigm），特別是面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)編程，因為兩者間并沒有沖突的地方，許多面向?qū)ο笳Z言會漸漸納入函數(shù)編程的特色。例如，盡管C# 3.0具有相當多函數(shù)語言的特色，但是依然會被Tiobe歸類于面向?qū)ο笳Z言的類別。

函數(shù)編程最重要的基礎(chǔ)是Lambda Calculus，在C# 3.0稱為「Lambda表示式」，在Python稱為「Lambda函數(shù)」，在PowerShell稱為Scriptblock（劇本區(qū)塊），在Java稱為匿名方法（Anonymous Method），不同語言會用不同名詞稱呼它，但其實都是類似的東西。從這個角度來看，許多主流語言多少都具備函數(shù)編程的能力。這個趨勢應(yīng)該會延續(xù)下去，許多既有語言推出新版本時，會持續(xù)加入函數(shù)語言的特色。

另外，我最喜歡的REBOL，許多人工智能專家使用的Common Lisp，近年興起的Erlang，Perl高手唐鳳專精的Haskell，這些也都是函數(shù)語言。為什么我們喜歡函數(shù)編程？因為函數(shù)編程可以讓我們把時間花在有生產(chǎn)力的事情上，而不是處理許多瑣碎的事。簡單地說，函數(shù)語言可以讓我們用簡單的方式寫程序，但是威力又強大。

編程語言專家Ravi Sethi教授認為「簡單」與「威力」，正是函數(shù)編程的兩大優(yōu)勢。簡單，來自于以「值」（Value）為中心，不用理會下面平臺是什么機器、內(nèi)存要如何配置、如何指定。函數(shù)編程的威力，則來自于「遞歸」以及將函數(shù)視為「First-class」（一等）的值（函數(shù)本身就是值，可以被傳遞、被指定）。

自動內(nèi)存管理雖然始于函數(shù)語言，但是近年來已經(jīng)進入各大主流語言。而將函數(shù)視為一等的數(shù)據(jù)型別，也開始進入各大主流語言。這些都要歸功于函數(shù)語言，尤其是Lisp。

Lisp是函數(shù)語言的始祖，誕生于1958年，相當于50年前。換算成人類年齡的話，Lisp已經(jīng)算是程序語言中的人瑞了。Lisp的后繼者眾多，其中，至今仍然最活躍的是誕生于1980年代的Common Lisp，它在Tiobe的排名是第十七名。在Peter Seibel寫出《Practical Common Lisp》一書，并得到Jolt Award之后，讓大家逐漸對Common Lisp一改印象，開始認為它不只是學術(shù)上的語言，而是一種務(wù)實的語言。

一般來說，相較于C、Pascal這類命令式編程（Imperative Programming），函數(shù)編程的缺點是效率比較差，這也是函數(shù)語言一直無法流行的主因之一。不過，隨著處理器速度的提升，編譯程序技術(shù)的進步，都讓效率不再是問題，甚至在數(shù)學運算上，用Clean與OCaml（這些都是函數(shù)語言）開發(fā)出來的程序，效率也不會比C差。

尤其是在多核心處理器和分布式計算時代，函數(shù)編程更是比Imperative編程具有更強的優(yōu)勢。例如近年來逐漸受到重視的Erlang，正是將重點放在Concurrency與容錯上。用Erlang可以輕松開發(fā)出來的系統(tǒng)，如果改用別種語言開發(fā)，可能會造成程序長度暴增以及不穩(wěn)定的情況。

如果你想學習函數(shù)編程，而且如果你使用.NET平臺，我會建議你使用F#；如果你使用Java平臺，你可以考慮JavaFX；如果你沒有Java與.NET平臺考慮的話，那么你可以選擇Common Lisp與Erlang。

若未曾使用過函數(shù)編程技術(shù)，思維就會受到傳統(tǒng)Imperative編程作法的拉扯，一開始時會很不習慣，但只要堅持下去，等到跨過門坎之后，函數(shù)編程其實更自然，生產(chǎn)力更高