檢視原始碼 Funs
map
以下函式 double
會將列表中的每個元素加倍
double([H|T]) -> [2*H|double(T)];
double([]) -> [].
因此,輸入的參數會如下加倍
> double([1,2,3,4]).
[2,4,6,8]
以下函式 add_one
會將列表中的每個元素加一
add_one([H|T]) -> [H+1|add_one(T)];
add_one([]) -> [].
函式 double
和 add_one
具有相似的結構。可以透過編寫函式 map
來表達這種相似性
map(F, [H|T]) -> [F(H)|map(F, T)];
map(F, []) -> [].
函式 double
和 add_one
現在可以使用 map
來表示,如下所示
double(L) -> map(fun(X) -> 2*X end, L).
add_one(L) -> map(fun(X) -> 1 + X end, L).
map(F, List)
是一個函式,它接收一個函式 F
和一個列表 L
作為參數,並傳回一個新列表,該列表是將 F
應用於 L
中的每個元素所得到的。
將許多不同程式的共同特徵抽象出來的過程稱為程序抽象。程序抽象可用於編寫幾個具有相似結構,但在某些細微之處有所不同的不同函式。做法如下
- 步驟 1. 編寫一個函式來表示這些函式的共同特徵。
- 步驟 2. 將差異之處參數化,使用作為參數傳遞給共同函式的函式。
foreach
本節說明程序抽象。最初,以下兩個範例編寫為傳統函式。
此函式將列表中的所有元素列印到串流中
print_list(Stream, [H|T]) ->
io:format(Stream, "~p~n", [H]),
print_list(Stream, T);
print_list(Stream, []) ->
true.
此函式將訊息廣播到程序列表
broadcast(Msg, [Pid|Pids]) ->
Pid ! Msg,
broadcast(Msg, Pids);
broadcast(_, []) ->
true.
這兩個函式具有相似的結構。它們都迭代一個列表,並對列表中的每個元素執行某些操作。「某些操作」會作為額外參數傳遞給執行此操作的函式。
函式 foreach
表示這種相似性
foreach(F, [H|T]) ->
F(H),
foreach(F, T);
foreach(F, []) ->
ok.
使用函式 foreach
,函式 print_list
變為
foreach(fun(H) -> io:format(S, "~p~n",[H]) end, L)
使用函式 foreach
,函式 broadcast
變為
foreach(fun(Pid) -> Pid ! M end, L)
foreach
的求值是為了它的副作用,而不是它的值。foreach(Fun ,L)
會對 L
中的每個元素 X
呼叫 Fun(X)
,並且處理順序與元素在 L
中定義的順序相同。map
不定義其元素的處理順序。
Funs 的語法
Funs 的編寫語法如下(完整描述請參閱函式表達式)
F = fun (Arg1, Arg2, ... ArgN) ->
...
end
這會建立一個具有 N
個參數的匿名函式,並將其繫結到變數 F
。
可以使用以下語法傳遞在同一模組中編寫的另一個函式 FunctionName
作為參數
F = fun FunctionName/Arity
使用這種形式的函式參照,被參照的函式不需要從模組中匯出。
也可以使用以下語法參照在不同模組中定義的函式
F = fun Module:FunctionName/Arity
在這種情況下,函式必須從相關模組匯出。
以下程式說明建立 funs 的不同方式
-module(fun_test).
-export([t1/0, t2/0]).
-import(lists, [map/2]).
t1() -> map(fun(X) -> 2 * X end, [1,2,3,4,5]).
t2() -> map(fun double/1, [1,2,3,4,5]).
double(X) -> X * 2.
可以使用以下語法評估 fun F
F(Arg1, Arg2, ..., Argn)
若要檢查術語是否為 fun,請在防護中使用測試 is_function/1
。
範例
f(F, Args) when is_function(F) ->
apply(F, Args);
f(N, _) when is_integer(N) ->
N.
Funs 是一種獨特的類型。BIF erlang:fun_info/1,2
可用於擷取有關 fun 的資訊,而 BIF erlang:fun_to_list/1
會傳回 fun 的文字表示形式。check_process_code/2
BIF 如果程序包含依賴於模組舊版本的 fun,則傳回 true
。
Fun 內的變數繫結
fun 中出現的變數範圍規則如下
- fun 標頭中出現的所有變數都假設為「新」變數。
- 在 fun 之前定義,並且在 fun 內的函式呼叫或防護測試中出現的變數,具有它們在 fun 外部的值。
- 變數無法從 fun 匯出。
以下範例說明這些規則
print_list(File, List) ->
{ok, Stream} = file:open(File, write),
foreach(fun(X) -> io:format(Stream,"~p~n",[X]) end, List),
file:close(Stream).
在這裡,在 fun 的標頭中定義的變數 X
是一個新變數。在 fun 中使用的變數 Stream
會從 file:open
行取得其值。
由於 fun 的標頭中出現的任何變數都被視為新變數,因此以下寫法同樣有效
print_list(File, List) ->
{ok, Stream} = file:open(File, write),
foreach(fun(File) ->
io:format(Stream,"~p~n",[File])
end, List),
file:close(Stream).
在這裡,File
被用作新變數,而不是 X
。這不是明智之舉,因為 fun 主體中的程式碼無法參照在 fun 外部定義的變數 File
。編譯此範例會產生以下診斷
./FileName.erl:Line: Warning: variable 'File'
shadowed in 'fun'
這表示在 fun 內部定義的變數 File
與在 fun 外部定義的變數 File
衝突。
將變數匯入 fun 的規則導致某些模式比對操作必須移至防護表達式,並且無法在 fun 的標頭中編寫。例如,如果您希望在參數值為 Y
時評估 F
的第一個子句,您可能會編寫以下程式碼
f(...) ->
Y = ...
map(fun(X) when X == Y ->
;
(_) ->
...
end, ...)
...
而不是編寫以下程式碼
f(...) ->
Y = ...
map(fun(Y) ->
;
(_) ->
...
end, ...)
...
Funs 和模組列表
以下範例顯示與 Erlang Shell 的對話。所有討論的高階函式都從模組 lists
匯出。
map
lists:map/2
接收一個帶有一個參數的函式和一個術語列表
map(F, [H|T]) -> [F(H)|map(F, T)];
map(F, []) -> [].
它傳回通過將該函式應用於列表中的每個參數所取得的列表。
當在 Shell 中定義新的 fun 時,fun 的值會列印為 Fun#<erl_eval>
> Double = fun(X) -> 2 * X end.
#Fun<erl_eval.6.72228031>
> lists:map(Double, [1,2,3,4,5]).
[2,4,6,8,10]
any
lists:any/2
接收一個帶有一個參數的謂詞 P
和一個術語列表
any(Pred, [H|T]) ->
case Pred(H) of
true -> true;
false -> any(Pred, T)
end;
any(Pred, []) ->
false.
謂詞是一個傳回 true
或 false
的函式。如果列表中有一個術語 X
使得 P(X)
為 true
,則 any
為 true
。
定義了一個謂詞 Big(X)
,如果其參數大於 10,則該謂詞為 true
> Big = fun(X) -> if X > 10 -> true; true -> false end end.
#Fun<erl_eval.6.72228031>
> lists:any(Big, [1,2,3,4]).
false
> lists:any(Big, [1,2,3,12,5]).
true
all
lists:all/2
具有與 any
相同的參數
all(Pred, [H|T]) ->
case Pred(H) of
true -> all(Pred, T);
false -> false
end;
all(Pred, []) ->
true.
如果將謂詞應用於列表中的所有元素都為 true
,則它為 true
。
> lists:all(Big, [1,2,3,4,12,6]).
false
> lists:all(Big, [12,13,14,15]).
true
foreach
lists:foreach/2
接收一個帶有一個參數的函式和一個術語列表
foreach(F, [H|T]) ->
F(H),
foreach(F, T);
foreach(F, []) ->
ok.
該函式會應用於列表中的每個參數。foreach
會傳回 ok
。它僅用於它的副作用
> lists:foreach(fun(X) -> io:format("~w~n",[X]) end, [1,2,3,4]).
1
2
3
4
ok
foldl
lists:foldl/3
接收一個帶有兩個參數的函式、一個累加器和一個列表
foldl(F, Accu, [Hd|Tail]) ->
foldl(F, F(Hd, Accu), Tail);
foldl(F, Accu, []) -> Accu.
會使用兩個參數呼叫該函式。第一個參數是列表中連續的元素。第二個參數是累加器。函式必須傳回一個新的累加器,該累加器會在下次呼叫函式時使用。
如果您有一個列表的列表 L = ["I","like","Erlang"]
,則可以按如下方式將 L
中所有字串的長度相加
> L = ["I","like","Erlang"].
["I","like","Erlang"]
10> lists:foldl(fun(X, Sum) -> length(X) + Sum end, 0, L).
11
lists:foldl/3
的工作方式類似於命令式語言中的 while
迴圈
L = ["I","like","Erlang"],
Sum = 0,
while( L != []){
Sum += length(head(L)),
L = tail(L)
end
mapfoldl
lists:mapfoldl/3
同時對列表進行 map 和 fold
mapfoldl(F, Accu0, [Hd|Tail]) ->
{R,Accu1} = F(Hd, Accu0),
{Rs,Accu2} = mapfoldl(F, Accu1, Tail),
{[R|Rs], Accu2};
mapfoldl(F, Accu, []) -> {[], Accu}.
以下範例示範如何將 L
中的所有字母變更為大寫字母,然後計算它們。
首先變更為大寫字母
> Upcase = fun(X) when $a =< X, X =< $z -> X + $A - $a;
(X) -> X
end.
#Fun<erl_eval.6.72228031>
> Upcase_word =
fun(X) ->
lists:map(Upcase, X)
end.
#Fun<erl_eval.6.72228031>
> Upcase_word("Erlang").
"ERLANG"
> lists:map(Upcase_word, L).
["I","LIKE","ERLANG"]
現在,可以同時完成 fold 和 map
> lists:mapfoldl(fun(Word, Sum) ->
{Upcase_word(Word), Sum + length(Word)}
end, 0, L).
{["I","LIKE","ERLANG"],11}
filter
lists:filter/2
接收一個帶有一個參數的謂詞和一個列表,並傳回列表中所有符合該謂詞的元素
filter(F, [H|T]) ->
case F(H) of
true -> [H|filter(F, T)];
false -> filter(F, T)
end;
filter(F, []) -> [].
> lists:filter(Big, [500,12,2,45,6,7]).
[500,12,45]
結合 map 和 filter 可編寫非常簡潔的程式碼。例如,若要將集合差分函式 diff(L1, L2)
定義為列表 L1
和 L2
之間的差,程式碼可以編寫如下
diff(L1, L2) ->
filter(fun(X) -> not member(X, L2) end, L1).
這會提供 L1 中未包含在 L2 中的所有元素的列表。
列表 L1
和 L2
的 AND 交集也很容易定義
intersection(L1,L2) -> filter(fun(X) -> member(X,L1) end, L2).
takewhile
只要謂詞 P(X)
為 true,lists:takewhile/2
就會從列表 L
中取得元素 X
takewhile(Pred, [H|T]) ->
case Pred(H) of
true -> [H|takewhile(Pred, T)];
false -> []
end;
takewhile(Pred, []) ->
[].
> lists:takewhile(Big, [200,500,45,5,3,45,6]).
[200,500,45]
dropwhile
lists:dropwhile/2
是 takewhile
的補數
dropwhile(Pred, [H|T]) ->
case Pred(H) of
true -> dropwhile(Pred, T);
false -> [H|T]
end;
dropwhile(Pred, []) ->
[].
> lists:dropwhile(Big, [200,500,45,5,3,45,6]).
[5,3,45,6]
splitwith
lists:splitwith/2
將列表 L
分割成兩個子列表 {L1, L2}
,其中 L = takewhile(P, L)
且 L2 = dropwhile(P, L)
splitwith(Pred, L) ->
splitwith(Pred, L, []).
splitwith(Pred, [H|T], L) ->
case Pred(H) of
true -> splitwith(Pred, T, [H|L]);
false -> {reverse(L), [H|T]}
end;
splitwith(Pred, [], L) ->
{reverse(L), []}.
> lists:splitwith(Big, [200,500,45,5,3,45,6]).
{[200,500,45],[5,3,45,6]}
傳回 Funs 的 Funs
到目前為止,僅說明了將 funs 作為參數的函式。也可以編寫更強大的函式,這些函式本身會傳回 funs。以下範例說明這些類型的函式。
簡單的高階函式
Adder(X)
是一個函式,給定 X
,它會傳回一個新的函式 G
,使得 G(K)
會傳回 K + X
> Adder = fun(X) -> fun(Y) -> X + Y end end.
#Fun<erl_eval.6.72228031>
> Add6 = Adder(6).
#Fun<erl_eval.6.72228031>
> Add6(10).
16
無限列表
這個概念是寫出類似這樣的東西
-module(lazy).
-export([ints_from/1]).
ints_from(N) ->
fun() ->
[N|ints_from(N+1)]
end.
然後依照下列步驟進行
> XX = lazy:ints_from(1).
#Fun<lazy.0.29874839>
> XX().
[1|#Fun<lazy.0.29874839>]
> hd(XX()).
1
> Y = tl(XX()).
#Fun<lazy.0.29874839>
> hd(Y()).
2
諸如此類。這是一個「惰性嵌入」的例子。
解析
以下範例展示了以下類型的解析器
Parser(Toks) -> {ok, Tree, Toks1} | fail
Toks
是要解析的符號列表。成功的解析會返回 {ok, Tree, Toks1}
。
Tree
是一個解析樹。Toks1
是Tree
的尾部,包含正確解析的結構之後遇到的符號。
不成功的解析會返回 fail
。
以下範例說明了一個簡單的函數式解析器,它解析了文法
(a | b) & (c | d)
以下程式碼在 funparse
模組中定義了一個函數 pconst(X)
,該函數返回一個解析符號列表的函式。
pconst(X) ->
fun (T) ->
case T of
[X|T1] -> {ok, {const, X}, T1};
_ -> fail
end
end.
這個函數可以這樣使用
> P1 = funparse:pconst(a).
#Fun<funparse.0.22674075>
> P1([a,b,c]).
{ok,{const,a},[b,c]}
> P1([x,y,z]).
fail
接下來,定義了兩個高階函數 pand
和 por
。它們結合了原始解析器以產生更複雜的解析器。
首先是 pand
pand(P1, P2) ->
fun (T) ->
case P1(T) of
{ok, R1, T1} ->
case P2(T1) of
{ok, R2, T2} ->
{ok, {'and', R1, R2}};
fail ->
fail
end;
fail ->
fail
end
end.
給定一個文法 G1
的解析器 P1
和一個文法 G2
的解析器 P2
,pand(P1, P2)
返回一個文法的解析器,該文法由滿足 G1
的符號序列,後跟滿足 G2
的符號序列組成。
por(P1, P2)
返回一個由文法 G1
或 G2
描述的語言的解析器
por(P1, P2) ->
fun (T) ->
case P1(T) of
{ok, R, T1} ->
{ok, {'or',1,R}, T1};
fail ->
case P2(T) of
{ok, R1, T1} ->
{ok, {'or',2,R1}, T1};
fail ->
fail
end
end
end.
原始問題是解析文法 (a | b) & (c | d)
。以下程式碼解決了這個問題
grammar() ->
pand(
por(pconst(a), pconst(b)),
por(pconst(c), pconst(d))).
以下程式碼為文法添加了一個解析器介面
parse(List) ->
(grammar())(List).
解析器可以如下測試
> funparse:parse([a,c]).
{ok,{'and',{'or',1,{const,a}},{'or',1,{const,c}}}}
> funparse:parse([a,d]).
{ok,{'and',{'or',1,{const,a}},{'or',2,{const,d}}}}
> funparse:parse([b,c]).
{ok,{'and',{'or',2,{const,b}},{'or',1,{const,c}}}}
> funparse:parse([b,d]).
{ok,{'and',{'or',2,{const,b}},{'or',2,{const,d}}}}
> funparse:parse([a,b]).
fail