在文章map和filter里,谈到SML系统实现的map和filter方法使用的Currying这个特性。
那Currying柯里化特性是什么,到底有什么好处,让系统函数这样写?
在计算机科学中,柯里化(英语:Currying),是把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数,并且返回接受余下的参数而且返回结果的新函数的技术。
比如fun f (x, y, z) = x+y+z, 函数f,接受三个参数x, y, z,返回x + y + z表达式的值, 类型是int * int * int -> int。调用方式:val result = f (1, 3, 5), result结果为9.
函数柯里化后变成这样
fun f x = fn y => fn z => x + y + z, f函数接受参数x, 返回一个函数,这个函数接受参数y,返回一个函数,这个函数接受z, 返回x + y + z表达式的值。类型是 int -> int -> int -> int (等同于int -> (int -> (int -> int))。 柯里化函数可以部分参数调用。
val result = f 1, result结果为函数,类型是 int -> int -> int。
val result1 = result 3, result1 结果为函数,类型是int -> int
val result2 = result1 5, result2结果为9, 是一个int值。
下面是另一个例子:
(* 接受三个参数或者说接受一个tuple的函数Sorted3_tuple *)
fun Sorted3_tuple (x, y, z) = z >= y andalso y >= x
(* 将Sorted3_tuple函数柯里化 *)
val Sorted3 = fn x => fn y => fn z => z >= y andalso y >= x
val t2 = ((Sorted3 7) 9) 11
(* f v1 v2 v3等同于 ((f v1) v2) v3 *)
val t3 = Sorted3 7 9 11
(* Sorted3_nicer是Sorted3的语法糖,更简洁的写出柯里化函数 *)
fun Sorted3_nicer x y z = z >= y andalso y>= x
val t4 = Sorted3_nicer 7 9 11
柯里化更简洁,支持部分参数调用。
SML库中, List.map, List.filter, List.fold1函数都是柯里化函数。
例如val non_negate = List.filter(fn x => x <> 0), non_negate是一个函数,接受一个int list, 过滤掉这个list中的0值,返回一个int list.
一个柯里化函数和非柯里化函数进行转换:
fun f (x, y, z) = .... 这个函数已经定义好了,如何柯里化调用这个函数
fun curry f x y z = f (x, y, z) ,
f x y z = ... 这个柯里化函数已经定义好了,如何非柯里化调用这个函数
fun uncurry f (x, y, z) = f x y z
如何调换柯里化函数顺序
fun other_curry f x y = f y x
柯里化非常灵活,那它的性能如何呢?
是直接多个参数调用更快还是柯里化调用更快?这个取决于语言的实现。 在SML中,对性能至关重要的部分,直接调用多个参数比柯里化调用更快,但他们都是常量级别的。
柯里化的缺陷:
如果使用柯里化函数部分调用参数来创建多态函数,则由于值的限制,它可能不起作用。
编译的时候(REPL)会出现警报:
Warning about "type vars not generalized"(类型变量未通用)。
因此,一旦开始使用这些带有部分参数调用的多态柯里化函数,您可能会遇到称为The Value Restriction值限制的东西。如果没有它,类型系统就会崩溃,为什么会崩溃,需要看下语言type checking的机制。
这个问题只出现返回函数是多态函数的时候。
这个特性会让你很奇怪:你没有做错,但是必须改变你的代码。
比如我们运用List.map柯里化函数的调用获得一个函数
List.map的类型是( 'a -> 'b) -> 'a list -> 'b list
运用柯里化思想,如下代码,pariWithOne应该是一个函数,我们有理由推测类型是 'a list -> ('a * int) list
val pairWithOne = List.map (fn x => (x, 1))
但实际上,这个函数在编译的时候会报warning
partial_application.sml:12.5-12.44 Warning: type vars not generalized because of
value restriction are instantiated to dummy types (X1,X2,...)
在REPL中显示的真实类型是:
val pairWithOne = fn : ?.X1 list -> (?.X1 * int) list
调用此函数,系统也会报错, 因为这个函数不能被调用。
- pairWithOne [1, 2, 3];
stdIn:3.1-3.22 Error: operator and operand do not agree [overload - bad instantiation]
operator domain: ?.X1 list
operand: 'Z[INT] list
in expression:
pairWithOne (1 :: 2 :: 3 :: nil)
上面这个问题是SML语言的一个不完美的地方。
那如何解决这个问题呢?
这里提供两种方法
fun pairWithOne xs = List.map (fn x => (x,1)) xs
函数显示声明类型
val pairWith1 : string list -> (string * int) list = List.map(fn x => (x, 1))
可能有人想像下面这样写,直接type checking错误, 显示声明的类型变量
val pairWith2 : 'a list -> ('a * int) list = List.map(fn x => (x, 1))