Высокоуровневая функция - это функция, которая принимает другую функцию в качестве входного аргумента, либо имеет функцию в качестве возвращаемого результата. Хорошим примером такой функции является lock() , которая берёт залоченный объект и функцию, применяет лок, выполняет функцию и отпускает lock:
Fun
Какова цель этого метода программирования?
Функциональное программирование обеспечивает более высокий уровень абстракции. Это позволяет классифицировать проблемы по-разному, и сходство аналогичных компонентов легче распознать. Например, легко распараллеливать операцию потока в функциональный код. Если одни и те же задачи выполняются императивно и без потоков, для распараллеливания требуется значительно больше мозгового червя и кода. Это связано с тем, что код «вручную» должен быть разделен на несколько параллельных частей программы, и эти части должны быть скоординированы явно.
Давайте проанализируем этот блок. Параметр body имеет функциональный тип: () -> T , то есть предполагается, что это функция, которая не имеет никаких входных аргументов и возвращает значение типа T . Она вызывается внутри блока try , защищена lock , и её результат возвращается функцией lock() .
Fun toBeSynchronized() = sharedResource.operation() val result = lock (lock, ::toBeSynchronized)
Что означает «безгражданство» при программировании?
И параллелизация и одновременные программы становятся все более и более важными сегодня с многоядерными и многопроцессорными машинами, а также для предоставления онлайн-сервисов высокой доступности. В чисто функциональном программировании есть безгражданство. Чистые функции не производят никаких побочных эффектов, являются апатридами и обеспечивают одинаковый результат для одного и того же ввода. Чистые функции являются автономными единицами и не нуждаются в скрытии или координации. Это делает их чудесным повторным использованием и распараллеливанием.
Другой, наиболее удобный способ применения лямбда-выражения :
Val result = lock(lock, { sharedResource.operation() })
Лямбда-выражения более подробно описаны , но в целях продолжить этот раздел, давайте произведём краткий обзор:
- Лямбда-выражения всегда заключены в фигурные скобки,
- Параметры этого выражения (если такие есть) объявлены до знака -> (параметры могут быть опущены),
- Тело выражения идёт после знака -> .
В Kotlin существует конвенция, по которой, если последний параметр функции является функцией, и вы применяете лямбда- выражение в качестве аргумента, вы можете указать её вне скобок:
В чисто функциональных программах вообще нет изменяющихся состояний. Совершенно другое в императивно-объектно-ориентированном программировании: здесь состояние запущенной программы обычно играет центральную роль. Это может быть хорошо проиллюстрировано вышеупомянутым типичным циклом, поскольку обычно переменная счетчика инициализируется, а затем модифицируется, чтобы представлять текущее состояние из обработки этого цикла. И просто: гораздо труднее распараллелить программы с переменным состоянием.
Итак, с этого момента программируется только функционально?
Императивные программы вполне оправданы. Хорошо обученные программисты знают текущий язык и могут выбрать правильный язык, вот в чем причина! Простые, удобные программисты знают разные языки программирования и парадигмы. Программное обеспечение Ремесленники различают гвоздь и винт.
Lock (lock) { sharedResource.operation() }
Другим примером функции высшего порядка служит функция map() :
Fun
Эта функция может быть вызвана следующим образом:
Val doubled = ints.map { it -> it * 2 }
Обратите внимание, что параметры могут быть проигнорированы при вызове функции в том случае, если лямбда является единственным аргументом для её вызова.
Лямбда-выражения и «Лямбдактификация»
Они знают, когда им нужно идти с молотком, и когда им нужно идти с помощью отвертки. Как мы справляемся с этим, как мы лучше всего реализуем эти инновации? Список аргументов может быть пустым или содержать один или несколько аргументов. Тело содержит одно выражение или целый блок операторов, который затем выполняется и возвращает результат.
Теперь мы используем второе выражение для вывода всех элементов списка. Потребитель является функциональным интерфейсом и может использоваться как цель назначения для выражения лямбда, которое затем применяется ко всем элементам нашего списка. Добавим из нашего списка все два делимых числа нового списка.
Ключевое слово it: неявное имя единственного параметра
Ещё одной полезной особенностью синтаксиса является возможность опустить объявление параметра функции в случае, если он единственный (вместе с ->). Слово it будет принято в качестве имени для такой функции:
Ints.map { it * 2 }
Это соглашение позволяет писать код в LINQ стиле:
С лямбда-выражениями она может быть сокращена следующим образом. Мы просто применяем к каждому элементу в списке выражение лямбда, которое проверяет модуль 2, а затем добавляет элемент в новый список. Вы также можете использовать лямбда-выражения для сортировки списка.
Заменив внутренний анонимный класс следующим образом. После нескольких примеров появилось первое впечатление о лямбда-выражениях, возникают следующие вопросы: Как и где сейчас лучше всего лямбда? С одной стороны - как уже было показано - анонимные внутренние классы могут быть заменены лямбдами, а код «стильный» может быть написан.
Strings.filter { it.lenght == 5 }.sortBy { it }.map { it.toUpperCase() }
Инлайн функции
Иногда необходимо улучшить производительность высокоуровневых функций, используя инлайн функции .
Лямбда-выражения и анонимные функции
Лямбда-выражения или анонимные функции являются "функциональными константами" (ориг. "functional literal") , то есть функциями, которые не были объявлены, но сразу были переданы в качестве выражения. Рассмотрим следующий пример:
Однако здесь следует отметить, что функция может выполняться параллельно, но это необязательно. Во всех примерах мы выполнили функцию по элементам списка и создали из них новый список. Может быть задан другой предикат. Предикат интерпретирует выражение и возвращает логическое значение. С одной стороны, следует избегать преувеличенной вложенности, поскольку, например, этот пример кода уже не ясен. Также переменные в лямбда-выражении должны быть окончательными, иначе компилятор жалуется.
Следующий пример недействителен. Следует также отметить, что исключений в лямбда-выражении нет, поскольку они не объявлены в функциональных интерфейсах. Можно спорить о том, являются ли эти границы недостатками лямбда-выражений или имеют ли они смысл, потому что при этом можно сразу распознать вышеупомянутые свойства с помощью лямбда-выражения, помещенного в код. В качестве хорошей практики можно сделать вывод, что никакие выражения без побочных эффектов не должны использоваться.
Max(strings, { a, b -> a.length < b.length })
Функция max - высокоуровневая функция, так как она принимает другую функцию в качестве входного аргумента. Этот второй аргумент является выражением, которое само по себе представляет из себя функцию, то есть functional literal .
Fun compare(a: String, b: String): Boolean = a.length < b.length
Типы функций
Для того, чтобы функция принимала другую функцию в качестве входного параметра, нам необходимо указать её (входящей функции) тип. К примеру, вышеуказанная функция max определена следующим образом:
Дальнейшие передовые методы следуют из приведенных выше примеров.
- Замените внутренние анонимные классы.
- Повторное использование повтора путем умелого использования функций.
- Получите параллельное выполнение через потоки.
Каждое лямбда-выражение этого типа сопоставляется с этим абстрактным методом. Потребитель: действие, выполняемое над объектом, передается в качестве аргумента. Поток представляет собой последовательность элементов, на которых может выполняться одна или несколько операций.
Fun
Параметр "less" является (T, T) -> Boolean типом, то есть функцией, которая принимает два параметра типа T и возвращает "Boolean":"true", если первый параметр меньше, чем второй.
В теле функции, строка 4, less используется в качестве функции: она вызывается путём передачи двух аргументов типа T .
Операции потока являются промежуточными или конечными. Здесь терминальные операции возвращают результат как объект определенного типа, а промежуточные операции возвращают поток, т.е. несколько операций могут быть скованы вместе в строке. Большинство операций потока принимают лямбда-выражение в качестве параметров, поведение операции определяется в функциональном интерфейсе. Большинство из этих операций должны быть неинтерферирующими и без гражданства. Неинтерферирующая функция не должна изменять данные, лежащие в основе потока, например, добавлять или удалять элементы списка.
Тип функции может быть написан так, как указано выше, или же может иметь определённые параметры, если вы хотите обозначить значения каждого из параметров.
Val compare: (x: T, y: T) -> Int = ...
Синтаксис лямбда-выражений
Полная синтаксическая форма лямбда-выражений, таких как literals of function types , может быть представлена следующим образом:
Функция не имеет состояния, если не используются переменные переменные или состояния из внешней области, которые изменяются во время выполнения. Другой способ создания потока. Поток создается из заданных ссылок на объекты. Потоки могут использоваться, например, для фильтрации или сортировки, а также для сопоставления и сопоставления. Уже известный список также можно отфильтровать после всех четных чисел и добавить в другой список.
Список будет отсортирован в порядке убывания на консоли. Список может быть создан из потока с использованием метода сбора. Для потоков время выполнения зависит от порядка выполнения операций и наличия терминальной операции. Без терминальной операции промежуточная операция не выполняется, поскольку промежуточные операции «ленивы».
Val sum = { x: Int, y: Int -> x + y }
Лямбда-выражение всегда заключено в скобки {...} , объявление параметров при таком синтаксисе происходит внутри этих скобок и может включать в себя аннотации типов (опционально), тело функции начинается после знака -> . Если тип возвращаемого значения не Unit , то в качестве возвращаемого типа принимается последнее (а возможно и единственное) выражение внутри тела лямбды.
Можно видеть, что операции выполняются последовательно на каждом элементе, а не на всех элементах потока, а затем на следующей операции. Каждый элемент перемещается вертикально по цепочке. Такое поведение имеет несколько преимуществ производительности, поскольку элементы посещаются только один раз, промежуточные результаты не должны сохраняться, и обработка эффективно распараллеливается.
Тем не менее существуют операторы, которые выполняются горизонтально, например операция сортировки. Это выполняется для всех элементов потока до выполнения следующих операций над отсортированными элементами. Приводит к следующему выводу. Если мы добавим фильтр.
Если мы вынесем все необязательные объявления, то, что останется, будет выглядеть следующим образом:
Val sum: (Int, Int) -> Int = { x, y -> x + y }
Обычное дело, когда лямбда-выражение имеет только один параметр. Если Kotlin может определить сигнатуру метода сам, он позволит нам не объявлять этот единственный параметр, и объявит его сам под именем it:
Мы получаем следующий результат. Опять же, операции применяются последовательно, но мы можем это сделать, изменив порядок операторов потока. Количество операций, выполненных за элемент. Операция карты выполняется только на одном фильтрованном элементе. Таким образом, среда выполнения может быть оптимизирована путем значительного объединения операторов.
Использование потоков также ограничено, поэтому поток нельзя использовать повторно. Это связано с тем, что при вызове терминальной операции в потоке она закрывается. Следует также отметить, что вы можете создавать случайные или случайные потоки, например.
Ints.filter { it > 0 } //Эта константа имеет тип "(it: Int) -> Boolean"
Мы можем явно вернуть значение из лямбды, используя qualified return синтаксис:
Ints.filter { val shouldFilter = it > 0 shouldFilter } ints.filter { val shouldFilter = it > 0 return@filter shouldFilter }
Обратите внимение, что функция принимает другую функцию в качестве своего последнего параметра, аргумент лямбда-выражения в таком случае может быть принят вне списка аргументов, заключённого в скобках. См. callSuffix .
Чтобы этого избежать, следует использовать соответствующие ограничения. И, несмотря на ограниченное количество значений, бесконечный поток все еще возможен в изысканном виде. Поскольку итерационная функция генерирует поочередно 0 и 1, сохраняются только уникальные значения этой последовательности, а число значений ограничено 9, затем они выводятся. Проблема здесь в том, что отдельная операция не «знает», что функция, переданная в операцию итерации, генерирует только два уникальных значения. Поэтому всегда новые значения потока «потребляются» и предельный предел никогда не достигаются.
Анонимные функции
Единственной особенностью синтаксиса лямбда-выражений, о которой ещё не было сказано, является способность определять и назначать возвращаемый функцией тип. В большинстве случаев в этом нет особой необходимости, потому что он может быть вычислен автоматически. Однако, если у вас есть потребность в определении возвращаемого типа, вы можете воспользоваться альтернативным синтаксисом:
Изменяя предел и отдельные, мы избегаем этого бесконечного потока. Кто все еще успешно противостоял, по общему признанию, необычайно привлекательным написаниям лямбда-выражений. И однажды интернализованный он похож на велоспорт. Лямбда-выражения относятся к анонимным методам. Тем не менее, они не вызывались ни для какого выражения, а не для метода. Они могут вести себя точно так же, как анонимные методы. Для этого они должны быть назначены делегату. В широком смысле это еще одна разработка анонимных методов.
Все анонимные методы нельзя вызывать напрямую. В «обычных» анонимных методах определяется только тип возвращаемого значения. Сам лямбда-выражения состоят только из трех частей, одна из которых является сплошной и разделяет две другие части друг от друга.
Fun(x: Int, y: Int): Int = x + y
Объявление анонимной функции выглядит очень похоже на обычное объявление функции, за исключением того, что её имя опущено. Тело такой функции может быть описано и выражением (как показано выше), и блоком:
Fun(x: Int, y: Int): Int { return x + y }
Параметры функции и возвращаемый тип обозначаются таким же образом, как в обычных функциях. Правда, тип параметра может быть опущен, если его значение следует из контекста:
Список аргументов может содержать 0, 1 или любое количество элементов. Отдельные аргументы должны быть записаны в скобках, если только не существует только одного аргумента. Компилятор определяет типы параметров из контекста. Если это «разрешено», это называется «неявной типизацией».
Если вы хотите, вы также можете указать тип отдельных аргументов. Таким образом, он больше похож на «обычный» список параметров. В этом случае круглые скобки всегда должны быть установлены. Те же ограничения применяются как для анонимных методов, Например, нет массива параметров.
Ints.filter(fun(item) = item > 0)
Аналогично и с типом возвращаемого значения: он вычисляется автоматически для функций-выражений или же должен быть определён вручную (если не является типом Unit) для анонимных функций, которые имеют в себе блок.
Обратите внимание, что параметры анонимных функций всегда заключены в скобки {...} . Приём, позволяющий оставлять параметры вне скобок, работает только с лямбда-выражениями.
Если вы хотите явно ввести, вам нужно сделать это со всеми параметрами. В правой части лямбда-оператора находится фактический метод. И здесь тоже сделано много, так что вам не нужно много писать. Блок операторов не может состоять из одного или нескольких операторов. Они написаны в фигурных скобках. Как обычный метод.
В зависимости от контекста, то, что остается, является либо возвращаемым значением функции, либо единственной строкой. Если вы не хотите ничего делать, вам нужно написать пустую пару круглых скобок. Первые две строки кода абсолютно одинаковы. Пустой блок-оператор генерирует функцию без возвращаемого значения. Если делегат, которому назначено выражение лямбда, не ожидает возвращаемого значения, и у вас есть только одно утверждение, вы также можете опустить фигурные скобки.
Одним из отличий лямбда-выражений от анонимных функций является поведение оператора return (non-local returns). Слово return , не имеющее метки (@), всегда возвращается из функции, объявленной ключевым словом fun . Это означает, что return внутри лямбда-выражения возвратит выполнение к функции, включающей в себя это лямбда-выражение. Внутри анонимных функций оператор return , в свою очередь, выйдет, собственно, из анонимной функции.
Замыкания
Лямбда-выражение или анонимная функция (так же, как и локальная функция или object expression) имеет доступ к своему замыканию, то есть к переменным, объявленным вне этого выражения или функции. В отличае от Java, переменные, захваченные в замыкании, могут быть изменены:
Var sum = 0 ints.filter { it > 0 }.forEach { sum += it } print(sum)
Литералы функций с объектом-приёмником
Kotlin предоставляет возможность вызывать литерал функции с указаным объектом-приёмником. Внутри тела литерала вы можете вызывать методы объекта-приёмника без дополнительных определителей. Это схоже с принципом работы расширений , которые позволяют получить доступ к членам объекта-приёмника внутри тела функции. Один из самых важных примеров использования литералов с объектом-приёмником это Type-safe Groovy-style builders .
Тип такого литерала - это тип функции с приёмником:
Sum: Int.(other: Int) -> Int
По аналогии с расширениями, литерал функции может быть вызван так, будто он является методом объекта-приёмника:
1.sum(2)
Синтаксис анонимной функции позволяет вам явно указать тип приёмника. Это может быть полезно в случае, если вам нужно объявить переменную типа нашей функции для использования в дальнейшем.
Val sum = fun Int.(other: Int): Int = this + other
Лямбда-выражения могут быть использованы как литералы функций с приёмником, когда тип приёмника может быть выведен из контекста.
Class HTML { fun body() { ... } } fun html(init: HTML.() -> Unit): HTML { val html = HTML() // создание объекта-приёмника html.init() // передача приёмника в лямбду return html } html { // лямбда с приёмником начинается тут body() // вызов метода объекта-приёмника }
В этом тьюториале мы рассмотрим с вами, что такое лямбда-функции и замыкания, а также примеры их использования.
Чтобы выполнить задания, вам потребуются следующие программы:
Примечания:
- Мы предполагаем, что у вас есть базовые знания PHP.
Что это за функции такие: лямбда и замыкание?
В PHP 5.3 есть множество интересных возможностей, которые приближают его синтаксис к таким языкам программирования как: JavaScript, Python, Ruby и т.д. И, что более важно, эти возможности полезны и стали популярными.
Лямбда-функции и замыкания — это программные объекты, не обладающие именем, они реализуются там, где потребовалась их помощь. Обратите внимание, лямбда-функции не захватывают контекст, а замыкания предназначены для его захвата. Сразу скажем, обе эти функций в PHP по типу соответствуют классу Closure , и указанные выше отличия не принципиальны для практического использования в PHP. В практике вы заметите только то, что от класса Closure ни наследоваться нельзя, ни экземпляры создавать. Его ввели только для внутреннего использования — для типизации.
Лямбда-функции
- Научится использовать лямбда функции в качестве параметров других функций
Лямбда-функции , оказывается, очень полезны для “здоровья” некоторых функций , особенно тех, которые требуют в качестве параметра функцию .
Давайте рассмотрим функцию usort() , сортирующую любые массивы. Для своей работы она требует два параметра. Первый — массив, который надо отсортировать. Второй — функция, с двумя аргументами. В этой функции сравниваются два значения, которые ей передали. Она должна возвращать 0 если они равны, -1 если первое меньше и 1 если второе меньше.
Представьте, что нам всего в одном месте программы нужно отсортировать массив объектов по некоторому полю, нам не нужно объявлять отдельную функцию, мы воспользуемся лямбда-функцией. В Листинге №1 показано как использовать лямбда-функцию для сортировки массива.
Листинг №1 (строки лямбда-функции подсвечены):
number = $number; } public function getNumber() { return $this->number; } } $aNumber = array(); for($i = 0; $i < 10; $i++) { $oNumber = new naturalNumber(); $oNumber->setNumber(rand(1, 10)); $aNumber = $oNumber; } echo "До сортировки:
"; print_r($aNumber); echo ""; usort($aNumber, function($oFirst, $oSecond) { if($oFirst->getNumber() < $oSecond->getNumber()) { return -1; } $result = ($oFirst->getNumber() == $oSecond->getNumber()) ? 0: 1; return $result; }); echo "После сортировки:
"; print_r($aNumber); echo ""; ?>
В этом примере происходит заполнение массива $aNumber объектами, которые создаются на основе класса naturalNumber . В каждом объекте хранится случайное число, доступ к которому осуществляется через функции getNumber() и setNumber() . Затем происходит сортировка массива с использованием лямбда-функции. Для usort() необходимо, чтобы вторым параметром была указана функция с двумя аргументами, каждый из которых должен соответствовать по типу элементам сортируемого массива. После заполнения массива и в конце программы происходит вывод массива.
Замыкания
- Использовать контекст функции
Замыкания тоже «вкусны» по-своему, оттенки их «вкуса» можно заметить не всегда. Их применение в коде похоже по стилю на JavaScript. Замыкания, кроме того что они используют переменные контекста, в котором они определены, обладают ещё одним замечательным свойством — их время жизни может быть больше, чем у той функции, в которой их определили.
Для примера захвата значений переменных, возьмём суммирование массива и возвращение результата в контекст программы. Если точнее, захватываться будет ссылка на переменную, в которой будет происходить суммирование. Для полного счастья, суммировать будем рекурсивно по массиву:), побываем во всех его уголках. Пример программы показан в Листинге №2 :
Листинг №2 (строки замыкания подсвечены):
"; ?>
В этом примере происходит создание строки из многомерного массива, путём склеивания всех его элементов через пробел. Стандартно для склеивания используется функция implode() , но здесь не тот случай — она не склеивает многомерные массивы. Может для кого-то этот пример будет кстати.
Существует особенность, которую нужно учитывать, когда вы используете замыкание в методе (метод — функция, член класса). Оказывается оно (замыкание) не захватывает внутреннюю переменную $this (отвечающую за текущий экземпляр). Для того, чтобы её всё-таки передать в замыкание, нужно использовать локальную переменную, например вот так $self = $this , а затем уже передавать в замыкание use($self) .
Способов применения этим функциям можно найти массу. К примеру, можно создавать проекты в стиле JavaScript, можно продлевать жизнь параметрам и переменным и ещё многое. Будем надеяться, что в PHP 6 этот механизм станет более похож на то, что уже есть в других языках.
Есть вопросы? Добро пожаловать в коментарии.
