Funkcje wyższego rzędu

Scala pozwala na definiowanie funkcji wyższego rzędu. Są to funkcje, które przyjmują funkcje jako parametry lub których wynik również jest funkcją. Jest to możliwe, ponieważ w Scali funkcje są wartościami pierwszej kategorii (first-class values). Terminologia może w tym momencie wydawać się niejasna, pojęcie “funkcja wyższego rzędu” będzie używane zarówno dla metod jak i funkcji przyjmujących jako parametry funkcje lub zwracających inne funkcje.

Jednym z najczęściej spotykanych przykładów funkcji wyższego rzędu jest funkcja map, która dostępna jest dla kolekcji w Scali.

val salaries = Seq(20000, 70000, 40000)
val doubleSalary = (x: Int) => x * 2
val newSalaries = salaries.map(doubleSalary) // List(40000, 140000, 80000)

Funkcja doubleSalary przyjmuje jako parametr wartość x typu Int i zwraca x * 2. Ogólnie mówiąc, krotka po lewej stronie strzałki => jest listą parametrów, a wartość wyrażenia po prawej stronie jest tym, co zostanie zwrócone. W trzecim wierszu funkcja doubleSalary zostaje zastosowana na każdym elemencie listy salaries.

Aby zredukować trochę kod, możemy dodatkowo użyć funkcji anonimowej i przekazać ją bezpośrednio jako argument do funkcji map:

val salaries = Seq(20000, 70000, 40000)
val newSalaries = salaries.map(x => x * 2) // List(40000, 140000, 80000)

Zauważ, że w powyższym przykładzie x nie jest zadeklarowane jako typ Int. Dzieje się tak, ponieważ kompilator może wywnioskować typ, bazując na typie funkcji oczekiwanej przez map. Poniżej jeszcze bardziej idiomatyczny sposób napisania tego kodu:

val salaries = Seq(20000, 70000, 40000)
val newSalaries = salaries.map(_ * 2)

Ponieważ kompilator Scali zna typ parametru (pojedynczy Int), wystarczy jedynie dostarczyć prawą stronę funkcji. Jedyne zastrzeżenie jest takie, że należy użyć _ zamiast nazwy parametru (w poprzednim przykładzie było to x).

Konwertowanie metod w funkcje

Możliwe jest, aby przekazać metody jako argumenty do funkcji wyższego rzędu. Kompilator automatycznie przekonwertuje metodę w funkcję.

case class WeeklyWeatherForecast(temperatures: Seq[Double]) {

  private def convertCtoF(temp: Double) = temp * 1.8 + 32

  def forecastInFahrenheit: Seq[Double] = temperatures.map(convertCtoF) // <-- przekazanie metody convertCtoF
}

W tym przykładzie metoda convertCtoF jest przekazana do funkcji forecastInFahrenheit. Jest to możliwe, ponieważ kompilator konwertuje metodę convertCtoF w funkcję x => convertCtoF(x) (uwaga: x będzie tutaj wygenerowaną nazwą, która na pewno będzie unikalna w swoim zakresie).

Funkcje przyjmujące inne funkcje

Jednym z powodów użycia funkcji wyższego rzędu jest zredukowanie nadmiarowego kodu. Powiedzmy, że chcemy stworzyć metody, które potrafią zwiększyć czyjeś wynagrodzenie wg. jakiegoś współczynnika. Bez użycia funkcji wyższego rzędu mogłoby to wyglądać w następujący sposób:

object SalaryRaiser {

  def smallPromotion(salaries: List[Double]): List[Double] =
    salaries.map(salary => salary * 1.1)

  def greatPromotion(salaries: List[Double]): List[Double] =
    salaries.map(salary => salary * math.log(salary))

  def hugePromotion(salaries: List[Double]): List[Double] =
    salaries.map(salary => salary * salary)
}

Zauważ, że każda z trzech metod różni się jedynie współczynnikiem z jakim zmienia wynagrodzenie. Aby to uprościć, możemy wydzielić powtórzony kod do funkcji wyższego rzędu:

object SalaryRaiser {

  private def promotion(salaries: List[Double], promotionFunction: Double => Double): List[Double] =
    salaries.map(promotionFunction)

  def smallPromotion(salaries: List[Double]): List[Double] =
    promotion(salaries, salary => salary * 1.1)

  def bigPromotion(salaries: List[Double]): List[Double] =
    promotion(salaries, salary => salary * math.log(salary))

  def hugePromotion(salaries: List[Double]): List[Double] =
    promotion(salaries, salary => salary * salary)
}

Nowa metoda, promotion, przyjmuje jako parametr listę wynagrodzeń oraz funkcję typu Double => Double (funkcję, która przyjmuje jako parametr Double i zwraca Double) oraz zwraca produkt.

Funkcje zwracające inne funkcje

Istnieją pewne sytuacje, kiedy chcemy wygenerować jakieś funkcje. Oto przykład funkcji zwracającej inną funkcję.

def urlBuilder(ssl: Boolean, domainName: String): (String, String) => String = {
  val schema = if (ssl) "https://" else "http://"
  (endpoint: String, query: String) => s"$schema$domainName/$endpoint?$query"
}

val domainName = "www.example.com"
def getURL = urlBuilder(ssl=true, domainName)
val endpoint = "users"
val query = "id=1"
val url = getURL(endpoint, query) // "https://www.example.com/users?id=1": String

Zwróć uwagę na typ zwracany funkcji urlBuilder - jest to (String, String) => String. Oznacza to, że urlBuilder zwraca funkcję anonimową biorącą jako parametry dwie wartości typu String i zwracającą String. W tym wypadku zwracaną funkcją jest (endpoint: String, query: String) => s"https://www.example.com/$endpoint?$query".