这是Swift编程思维的系列文章：
[Swift 编程思维（三）面向范型编程（待完成）]
[Swift 编程思维（四）面向呼应式编程（待完成）]
Swift编程思维 – 函数式编程
Swift 的函数式编程是一种编程范式，它强调运用函数来处理数据和表达程序逻辑。
Swift 的函数式编程中心思维是运用一等函数(first-class functions)和不行变性(immutability)来编写代码，这样能够更简单地推理和测验。
函数式编程鼓舞运用纯函数（输入完全决议输出，无副作用）和高阶函数（能够承受其他函数作为参数或回来函数的函数）。
let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
// 运用 map 函数将每个数字乘以 2
let doubledNumbers = numbers.map { $0 * 2 }
// 运用 filter 函数挑选出偶数
let evenNumbers = numbers.filter { $0 % 2 == 0 }
// 运用 reduce 函数核算一切数字的总和
let sumOfNumbers = numbers.reduce(0, +)
print(doubledNumbers) // 输出 [2, 4, 6, 8, 10]
print(evenNumbers) // 输出 [2, 4]
print(sumOfNumbers) // 输出 15
在这个比如中，map, filter, 和 reduce 都是以不行变的方法作业的，每个都回来一个新的数组，原始数组 numbers 坚持不变。这使得函数式编程在 Swift 中十分有力且易于理解。
Swift 合适函数式编程的原因
因为它在规划上融入了许多函数式编程的特性和准则。以下是一些要害原因：
- 一等函数（First-Class Functions） ：在Swift中，函数是“一等公民”。这意味着你能够将函数赋给变量、作为参数传递给其他函数，或许作为其他函数的回来成果。
-
不行变性（Immutability） ：Swift鼓舞运用常量（
let）而不是变量（var），这有助于创立不行变的数据结构，削减副作用，进步代码安全性。 -
高阶函数（Higher-Order Functions） ：Swift供给了
map、filter、reduce等高阶函数，答应你以简练、声明式的方法处理集合。 - 闭包（Closures） ：Swift中的闭包是无名的闭包函数，能够捕获和存储其所在上下文中的任何常量和变量的引证。这一点关于创立函数式接口十分有用。
- 可选链（Optional Chaining） ：Swift的可选链语法答应以十分简练的方法处理可选类型，这与函数式编程中处理或许为空（null）的值的方法相呼应。
-
形式匹配（Pattern Matching） ：经过
switch句子和guard句子，Swift支撑高档形式匹配，这在函数式编程中经常运用。 - 类型揣度（Type Inference） ：Swift强壮的类型揣度使得代码愈加简练，削减了样板代码的需求，这符合函数式编程的精力。
- 值类型（Value Types） ：Swift中的结构体（Struct）和枚举（Enum）是值类型，当它们被传递时，其值会被拷贝，这有助于防止共享状况和副作用，是函数式编程常见的实践。
- 尾递归优化（Tail Call Optimization） ：Swift编译器对尾递归进行优化，这使得在Swift中编写递归函数更为高效，这是函数式编程中常用的一种技能。
因此，Swift的这些特性和规划理念使其成为完成函数式编程概念的理想选择，既保留了传统命令式编程的优势，又引入了函数式编程的表达力和安全性。
函数式编程的特色
1. 一等函数
函数在 Swift 中被当作一等公民，意味着它们能够被赋给变量，能够作为参数传递给其他函数，也能够作为其他函数的回来值。
func add(_ a: Int, _ b: In
t) -> Int {
return a + b
}
func subtract(_ a: Int, _ b: Int) -> Int {
return a - b
}
// 将函数作为变量
let operation: (Int, Int) -> Int = add
print(operation(3, 2)) // 输出 5
// 将函数作为另一个函数的参数
func applyOperation(_ a: Int, _ b: Int, operation: (Int, Int) -> Int) -> Int {
return operation(a, b)
}
print(applyOperation(5, 3, operation: subtract)) // 输出 2
2. 不行变性
函数式编程鼓舞运用不行变数据。这意味着你创立的数据结构（如数组、字典等）在创立后不该被修正。这有助于削减副作用和状况改动的相关问题。通常经过运用常量(let)。
let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
// 虽然咱们对数组进行处理，但原始数组坚持不变
let squaredNumbers = numbers.map { $0 * $0 }
print(squaredNumbers) // 输出 [1, 4, 9, 16, 25]
3. 纯函数
纯函数是其输出值仅由其输入值决议且不产生副作用（如修正全局变量、进行输入/输出操作等）的函数。在 Swift 中，纯函数有助于进步代码的可测验性和可预测性。
func multiply(_ a: Int, _ b: Int) -> Int {
return a * b
}
// 不管调用多少次，相同的输入总是得到相同的输出
print(multiply(2, 3)) // 输出 6
4. 高阶函数
Swift 供给了高阶函数的支撑，比如 map、filter、reduce 等。这些函数能够承受其他函数作为参数，或许将函数作为回来值。
let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
let doubled = numbers.map { $0 * 2 }
let even = numbers.filter { $0 % 2 == 0 }
let sum = numbers.reduce(0, +)
print(doubled) // 输出 [2, 4, 6, 8, 10]
print(even) // 输出 [2, 4]
print(sum) // 输出 15
更多关于高阶函数的运用请移步： Swift的高阶函数
5. 闭包
Swift 的闭包是能够捕获和存储其上下文中的常量和变量的代码块。闭包特别合适创立快速的回调和自界说操作，是函数式编程的重要组成部分。
let names = ["Chris", "Alex", "Ewa", "Barry", "Daniella"]
let reversed = names.sorted { $0 > $1 }
print(reversed) // 输出 ["Ewa", "Daniella", "Chris", "Barry", "Alex"]
6. 链式调用
Swift 答应你将多个函数调用链接在一起，这样能够写出更简练和表达力强的代码。
let scores = [60, 85, 95, 70, 80]
let formattedScores = scores
.filter {
$0 > 75
}
.map {
"Score: ($0)"
}
.joined(separator: ", ")
print(formattedScores)
// 输出 "Score: 85, Score: 95, Score: 80"
更多关于Swift链式表达请移步： Swift 链式编程思维
7. 强类型体系
Swift 的强类型体系与函数式编程之间的协作主要体现在以下几个方面：
类型安全和明晰的 API 规划
Swift 的强类型体系要求你在编写代码时明晰指定变量和函数的类型。这增加了代码的明晰度和可保护性。在函数式编程中，这意味着你能够很清楚地了解每个函数承受什么类型的参数，以及它回来什么类型的成果。
func square(of number: Int) -> Int {
return number * number
}
let squaredNumber = square(of: 5)
// 明晰知道回来值是 Int 类型
过错防备
因为类型的严格性，很多或许的过错（如类型不匹配）会在编译时被捕捉，而不是在运行时。这关于函数式编程特别重要，因为函数式编程强调无副作用和不行变性，任何类型过错都或许导致意料之外的副作用。
let result: String = square(of: 5)
// 编译过错，因为 square 回来的是 Int 而不是 String
泛型
Swift 的强类型体系支撑泛型编程。泛型让你能够编写灵敏、可重用的函数，这些函数能够作业于任何兼容的类型。这是函数式编程中常见的形式，例如在处理集合类型时。
func swapValues<T>(_ a: inout T, _ b: inout T) {
let temporaryA = a
a = b
b = temporaryA
}
var number1 = 100
var number2 = 200
swapValues(&number1, &number2) // 正确，类型匹配
var string1 = "Hello"
var string2 = "World"
swapValues(&string1, &string2) // 也正确，泛型函数适用于任何类型
类型揣度
Swift 的类型揣度削减了声明变量和编写函数时的作业量。虽然它是一个强类型语言，但在很多情况下你不需求明晰指定类型。这使得代码愈加简练，同时坚持了类型安全。
let numbers = [1, 2, 3, 4, 5] // Swift 揣度 numbers 是 [Int] 类型
let doubledNumbers = numbers.map { $0 * 2 } // 揣度出 map 的成果是 [Int] 类型
函数类型
在 Swift 中，函数本身也有类型。这意味着你能够像处理其他值相同处理函数，将函数作为参数传递，或许作为回来值，这关于函数式编程风格至关重要。
func add(_ a: Int, _ b: Int) -> Int {
return a + b
}
let function: (Int, Int) -> Int = add
let result = function(2, 3) // 运用函数类型的变量
总结
Swift 的强类型体系为函数式编程供给了结构和安全性，同时其现代化的语言特性，如类型揣度和泛型，使得编写函数式代码既灵敏又易于理解。这种类型体系与函数式编程理念的结合，使 Swift 成为一个既强壮又易于保护代码的编程语言。
8. 惰性求值
Swift 供给了惰性集合，答应你延迟耗时核算，直到真实需求成果时才进行，这在处理大型数据集时特别有用。
let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
let lazySquared = numbers.lazy.map { $0 * $0 }
print(lazySquared) // 这里仅创立了一个映射，但没有执行任何操作
for number in lazySquared {
print(number) // 真实的核算产生在这里
}
以上示例体现了 Swift 中函数式编程的各种特色，经过这些特性，能够写出更明晰、更简练且更可保护的代码。
函数式编程的实际运用
假设你有一个用户列表，每个用户有名字、年龄和一系列爱好。你的使命是找出年龄在特定规模内，而且对某个特定爱好感爱好的一切用户。
传统方法 vs 函数式方法
在非函数式编程中，你或许会用循环和条件句子来完成这个功用。而在函数式编程中，你能够运用filter和map等高阶函数来完成更简练、更易读的代码。
代码示例
先界说一个用户模型：
struct User {
var name: String
var age: Int
var interests: [String]
}
然后是用户数据：
let users = [
User(name: "小明", age: 30, interests: ["篮球", "足球", "排球"]),
User(name: "大黄", age: 22, interests: ["电影", "编程"]),
User(name: "小李", age: 35, interests: ["做饭", "睡觉", "篮球"]),
User(name: "小花", age: 55, interests: ["做饭", "睡觉", "篮球"]),
]
现在，运用函数式方法挑选用户：
let selectedInterest = "篮球"
let ageRange = 25...35
let filteredUsers = users.filter { user in
ageRange.contains(user.age) && user.interests.contains(selectedInterest)
}.map { user in
user.name
}
// 输出符合条件的用户名字
print(filteredUsers)
在这个比如中：
-
filter函数被用来挑选出符合特定年龄规模和爱好的用户。 -
map函数将挑选出的用户转换成他们的名字。
这个示例展示了函数式编程的几个优点：
- 可读性：代码更明晰和简练，逻辑一望而知。
-
不行变性：没有修正原始
users数组，而是创立了一个新的filteredUsers数组。 -
链式调用：经过链式调用
filter和map，使得代码流通易懂。
这样的代码更简单理解和保护，也削减了犯错的或许性。当然，这只是一个简单的比如。在杂乱的使用中，函数式编程的优势会愈加显着。
