函数编程与强制性编程 (LINQ to XML)

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04/07/2023

本文对函数编程和更传统的命令性（过程性）编程进行比较。

函数编程与强制性编程

为支持使用纯函数方法解决问题，特此创建了函数编程范例。函数编程是一种声明性编程形式。相比之下，大多数主流语言，包括面向对象的编程 (OOP) 语言（如 C#、Visual Basic、C++ 和 Java）主要都是为支持命令性（过程性）编程而设计的。

使用命令性方法时，开发人员编写的代码应说明计算机为完成目标而必须执行的步骤。这有时称为算法编程。相比之下，函数方法涉及将问题编成一组要执行的函数。您要仔细地定义每个函数的输入值和每个函数的返回值。下表说明了这两种方法之间的一些总体差别。

特征	命令性方法	函数方法
程序员关注点	如何执行任务（算法）和如何跟踪状态更改。	需要哪些信息和需要进行什么转换。
状态更改	重要。	不存在。
执行顺序	重要。	不太重要。
主要流控制	循环、条件和函数（方法）调用。	函数调用，包括递归。
主要操作单元	结构或类的实例。	作为第一类对象和数据集合的函。

虽然多数语言旨在支持特定编程范例，但许多通用语言具有很高的灵活性，能够支持多个范例。例如，包含函数指针的多数语言都可用于可靠地支持函数编程。此外，C# 和 Visual Basic 包含显式语言扩展以支持函数编程，包括 lambda 表达式和类型推理。 LINQ 技术是一种声明性函数编程形式。

使用 XSLT 的函数编程

很多 XSLT 开发人员熟悉纯函数方法。开发 XSLT 样式表的最有效方式是将每个模板视为一个独立的、可组合的转换。执行顺序完全不重要。 XSLT 不允许副作用（但用于执行过程代码的转义机制除外，它可能引入可导致功能不纯的副作用）。不过，虽然 XSLT 是一个有效的工具，但其某些特性并不是最佳的。例如，在 XML 中表示编程构造会使代码相对繁琐，因此难于维护。而且，流控制对递归的依赖性很强，因此会使代码的可读性较差。有关 XSLT 的详细信息，请参阅 XSLT 转换。

但 XSLT 在使用纯函数方法将 XML 从一种形状转换为另一种形状方面确有其自身的价值。使用 LINQ to XML 的纯函数编程在许多方面与 XSLT 类似。但 LINQ to XML、C# 和 Visual Basic 中引入的编程构造允许你编写比 XSLT 更具可读性且更容易维护的纯函数转换。

纯函数的优点

以纯函数形式实现函数转换的主要原因是纯函数是可以组合的：即独立并且无状态。这些特性可带来很多好处，包括以下各项：

可读性和可维护性更高。这是因为每个函数都设计为在给定参数的情况下完成特定任务。函数不依赖于任何外部状态。
更易于反复开发。因为代码更容易重构，因此对设计的更改通常更容易实现。例如，假设您编写了一个复杂的转换，但随后发现某些代码在转换中重复多次。如果您通过纯方法重构，则可以随意调用纯方法而不必担心会有什么副作用。
更易于测试和调试。由于纯函数更容易单独测试，因此您可以编写使用典型值、有效边缘情况和无效边缘情况调用纯函数的测试代码。

针对 OOP 开发人员的转换

在传统的面向对象编程 (OOP) 中，大多数开发人员都习惯于命令性/过程式编程。若要切换到纯函数式开发，开发人员必须转变开发思路和方法。

为了解决问题，OOP 开发人员需要设计类层次结构，注意进行恰当的包装并按照类约定进行思考。对象类型的行为和状态至为重要，并提供语言功能（如类、接口、继承和多态性）以解除这些问题。

相比之下，函数编程将计算机的操作问题处理为数据集合的纯函数转换计算。函数编程可以避免使用状态和可变数据，并改为强调函数的应用。

但 C# 和 Visual Basic 并不要求完全转变为函数编程，因为它们同时支持命令性编程和函数编程。开发人员可以选择哪种方法最适合特定方案。实际上，程序通常组合使用这两种方法。

函数编程与强制性编程 (LINQ to XML)