Функции Высшего Порядка

Функции высшего порядка могут принимать другие функции в качестве параметров или возвращать функцию в качестве результата. Такое возможно поскольку функции являются объектами первого класса в Scala. На текущем этапе терминология может казаться немного запутанной, мы используем следующую фразу “функция высшего порядка” как для методов, так и для функций, которые могут принимать другие функции в качестве параметров, или возвращать функции в качестве результата.

В чисто объектно-ориентированном мире рекомендуется избегать раскрытия методов, параметризованных функциями, которые могут привести к утечке внутреннего состояния объекта. Утечка внутреннего состояния может нарушить инварианты самого объекта, тем самым нарушив инкапсуляцию.

Одним из наиболее распространенных примеров функции высшего порядка является функция map, которая доступна в коллекциях Scala.

val salaries = Seq(20_000, 70_000, 40_000)
val doubleSalary = (x: Int) => x * 2
val newSalaries = salaries.map(doubleSalary) // List(40000, 140000, 80000)

doubleSalary - это функция, которая принимает один Int x и возвращает x * 2. В общем случае, кортеж (список имен в скобках) слева от стрелки => - это список параметров, а значение выражения следует справа. Это же значение возвращается в качестве результата. В строке 3 к каждому элементу списка зарплат (salaries) применяется функция doubleSalary.

Чтобы сократить код, мы можем сделать функцию анонимной и передать ее напрямую в качестве аргумента в map:

val salaries = Seq(20_000, 70_000, 40_000)
val newSalaries = salaries.map(x => x * 2) // List(40000, 140000, 80000)

Обратите внимание, что в приведенном выше примере xне объявлен как Int. Это потому, что компилятор может вывести тип, основываясь на типе который ожидает функция map. Еще более элегантным способом написания этого же кода было бы таким:

val salaries = Seq(20_000, 70_000, 40_000)
val newSalaries = salaries.map(_ * 2)

Поскольку компилятор Scala уже знает тип параметров (Int), вам нужно только указать правую часть функции. Единственное условие заключается в том, что вместо имени параметра необходимо использовать _ (в предыдущем примере это было x).

Преобразование методов в функции

Также возможно передавать методы в качестве аргументов функциям более высокого порядка, поскольку компилятор Scala может преобразовать метод в функцию.

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

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

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

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

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

  def forecastInFahrenheit: Seq[Double] = temperatures.map(convertCtoF) // <-- передается метод convertCtoF

Здесь метод convertCtoF передается в forecastInFahrenheit. Это возможно, потому что компилятор преобразовывает convertCtoF в функцию x => ConvertCtoF(x) (примечание: x будет сгенерированным именем, которое гарантированно будет уникальным в рамках своей области видимости).

Функции, которые принимают функции

Одной из причин использования функций высшего порядка является сокращение избыточного кода. Допустим, вам нужны какие-то методы, которые могли бы повышать чью-то зарплату по разным условиям. Без создания функции высшего порядка это могло бы выглядеть примерно так:

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)
}

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)

Обратите внимание, что каждый из этих трех методов отличается только коэффициентом умножения. Для упрощения можно перенести повторяющийся код в функцию высшего порядка:

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

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

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

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

Новый метод, promotion, берет зарплату и функцию типа Double => Double (т.е. функция, которая берет Double и возвращает Double) и возвращает их произведение.

Методы и функции обычно выражают поведение или преобразование данных, поэтому наличие функций, которые компонуются на основе других функций, может помочь в создании общих механизмов. Эти типовые функции откладывают блокировку всего поведения операции, предоставляя клиентам возможность контролировать или дополнительно настраивать части самой операции.

Функции, возвращающие функции

Есть определенные случаи, когда вы хотите сгенерировать функцию. Вот пример метода, который возвращает функцию.

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

def urlBuilder(ssl: Boolean, domainName: String): (String, String) => String =
  val schema = if ssl then "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

Обратите внимание, что возвращаемый тип urlBuilder(String, String) => String. Это означает, что возвращаемая анонимная функция принимает две строки и возвращает строку. В нашем случае возвращаемая анонимная функция (endpoint: String, query: String) => s"https://www.example.com/$endpoint?$query".