努力使用纯函数式编程来解决日常问题

Question

我今天在hacker news看到了this post。我正在努力解决同样的问题，即理解纯函数式编程如何帮助我抽象现实世界的问题。7年前，我从命令式编程转向面向对象编程。我觉得我已经掌握了它，它对我很有帮助。在过去的几年里，我学到了函数式编程中的一些技巧和概念，比如map和reduce，我也很喜欢它们。我已经在我的OO代码中使用了它们，并且对此很满意，但在抽象一组指令时，我只能考虑OO抽象来使代码更美观。

最近我一直在研究python中的一个问题，我一直在努力避免使用OO来解决它。在很大程度上，我的解决方案看起来势在必行，我知道如果我使用OO，我可以让它看起来漂亮而干净。我想我应该发布这个问题，也许功能专家可以提出一个漂亮而实用的解决方案。如果有必要，我可以发布我丑陋的代码，但我不希望这样做。:)问题是这样的：

用户可以请求图像或图像的缩略图。如果用户请求图像的缩略图，但它还不存在，那么使用python的PIL模块创建它。还要创建一个指向原始图像或缩略图的符号链接，并使用人类可读的路径，因为原始图像的名称是一个哈希码，而不是对其内容的描述。最后，重定向到该图像的符号链接。

在OO中，我可能会创建一个SymlinkImage基类、一个ThumbnailSymlinkImage子类和一个OriginalSymlinkImage子类。共享数据(在SymlinkImage类中)将类似于原始数据的路径。共享行为将创建符号链接。子类将实现一个类似于'generate‘的方法，它将负责创建缩略图(如果适用)，并调用它们的超类来创建新的符号链接。

Answer 1

是的，使用函数式方法做这件事会有很大不同。

这是一个使用类型化的、默认的纯函数式编程语言Haskell的草图。我们为您的问题的关键概念创建新的类型，并将工作分解为一次完成一项任务的离散功能。IO和其他副作用(如创建符号链接)仅限于某些函数，并使用类型表示。为了区分这两种操作模式，我们使用a sum type。

--
-- User can request an image or a thumbnail of the image.
-- If the user requests the thumbnail of the image, and it doesn't yet exist, create it using
-- python's PIL module. Also create a symbolic link to the original or
-- thumbnail with a human readable path, because the original image name is a
-- hashcode, and not descriptive of it's contents. Finally, redirect to the
-- symbolic link of that image.
--

module ImageEvent where

import System.FilePath
import System.Posix.Files

-- Request types
data ImgRequest = Thumb ImgName | Full ImgName

-- Hash of image 
type ImgName = String

-- Type of redirects
data Redirect

request :: ImgRequest -> IO Redirect
request (Thumb img) = do
    f <- createThumbnail img
    let f' = normalizePath f
    createSymbolicLink f f'
    return (urlOf f)

request (Full img)  = do
    createSymbolicLink f f'
    return (urlOf f)
    where
        f  = lookupPath img
        f' = normalizePath f

还有一些帮助器，我会把定义留给你。

-- Creates a thumbnail for a given image at a path, returns new filepath
createThumbnail :: ImgName -> IO FilePath
createThumbnail f = undefined
    where
        p = lookupPath f

-- Create absolute path from image hash
lookupPath :: ImgName -> FilePath
lookupPath f = "/path/to/img" </> f <.> "png"

-- Given an image, construct a redirect to that image url
urlOf :: FilePath -> Redirect
urlOf = undefined

-- Compute human-readable path from has
normalizePath :: FilePath -> FilePath
normalizePath = undefined

一个真正漂亮的解决方案是抽象出具有数据结构的请求/响应模型，以表示要执行的命令序列。一个请求进入，构建一个结构，纯粹表示它需要完成的工作，并将其交给执行引擎，完成创建文件等工作。那么核心逻辑将完全是纯函数(并不是说这个问题中有太多的核心逻辑)。有关这种风格的纯函数式编程效果的示例，我推荐Wouter Swiestra的论文Beauty in the Beast: A Functional Semantics for the Awkward Squad''

Answer 2

改变你的思维方式的唯一方法就是改变你的思维方式。我可以告诉你什么对我有效：

我想做一个需要并发的个人项目。我环顾四周，发现了erlang。我之所以选择它，是因为我认为它对并发的支持是最好的，而不是其他任何原因。我以前从未使用过函数式语言(为了进行比较，我在20世纪90年代初开始从事面向对象编程)。

我读过阿姆斯特朗的“艾朗”一书。这很艰难。我有一个小项目要做，但我一直在努力。

这个项目失败了，但几个月后，我已经充分地绘制了我脑海中的一切，我不再像以前那样在对象中思考。

我确实经历了一个将对象映射到erlang进程的阶段，但这并不是很长时间，我就走出了这个阶段。

现在，切换模式就像切换语言，或者从一辆车到另一辆车。开我父亲的车和开我的卡车感觉不一样，但用不了多久就会再次习惯。

我认为在Python中工作可能会阻碍您的工作，我强烈建议您查看erlang。它的语法非常陌生--但这也很好，因为更传统的语法(至少对我来说)会导致尝试用旧方法对它进行编程，并会感到沮丧。

Answer 3

就我个人而言，我认为问题在于您试图使用函数式编程来解决为命令式编程而设计/陈述的问题。三种流行的范例(函数式、命令式、面向对象)各有长处：

input/result.

• Imperative函数式编程强调对要做的事情的描述，
• 编程强调如何做某件事，通常按照要采取的步骤的列表和顺序，而状态到状态编程强调系统

中的实体之间的关系

因此，当您处理一个问题时，第一个业务顺序是重新表述它，以便预期的范例可以正确地解决它。顺便说一句，据我所知，作为一个边节点，没有“纯OOP”这回事。您的OOP类(无论是Java、C#、C++、Python还是Objective C)的方法中的代码都是必须的。

回到你的例子:你陈述问题的方式(首先，然后，也，最后)本质上是强制性的。因此，构造函数解决方案几乎是不可能的(也就是说，如果不做副作用或单体之类的技巧)。类似地，即使您创建了一堆类，这些类本身也是无用的。要使用它们，您必须编写命令式代码(尽管这些代码嵌入在类中)来逐步解决问题。

重述问题：

图像输入:图像类型(完整或缩略图)、图像名称、所请求图像的文件system

• Output：、包含所请求图像的文件系统

从新的问题陈述中，您可以像这样解决它：

def requestImage(type, name, fs) : 
    if type == "full" :
        return lookupImage(name, fs), fs
    else:
        thumb = lookupThumb(name, fs)
        if(thumb) :
            return thumb, fs
        else:
            thumb = createThumbnail(lookupImage(name, fs))
            return thumb, addThumbnailToFs(fs, name, thumb)

当然，这是不完整的，但我们总是可以用大致相同的方式递归地求解lookupImage、lookupThumb、createThumbnail和addThumbnailToF。

重要提示:创建一个新的文件系统听起来很大，但它不应该是大的。例如，如果这是一个更大的web服务器中的一个模块，那么“新文件系统”可以像指示新缩略图应该在哪里一样简单。或者，在最坏的情况下，它可以是将缩略图放到适当位置的IO monad。