JavaScript惰性求值的一种实现方法示例

网络编程 2024/11/19 佚名

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前言

在学习 Haskell 时，我遇到了这种写法：

sum (takeWhile (<10000) (filter odd (map (^2) [1..])))

这段代码的意思是，找出自然整数中小于 10000 的同时是乘方数和奇数的数字，再把这些数加总。由于 Haskell 的懒运算特性，上面的程序并不会立马生成从 1 到无限大的自然数列表，而是会等待 takeWhile 指令，再生成符合条件的列表。如果用 JS 来写，很难写出这么简洁高表达性的代码。一个可能的思路就是写个 while 循环，然后找到符合条件的数进行加总。这个比较简单，我就不演示了。

但是如果我们要用高阶函数来模拟 Haskell 的写法，就要想个办法实现懒运算了。提到懒，首先想到的就是 Iterator 。没人踢它一脚告诉它 next()，它会一直坐那儿不动的。

现在我们就来用 Iterator 来实现一个懒运算。

首先定义一个生成从 1 到无穷大自然数的 generator :

const numbers = function*() {
 let i = 1
 while (true) {
 yield i++
 }
}

由于只有在 generator 执行后生成的 iterable 上执行 next() 方法，yield 才会执行，所以我们要做的主要工作就是实现不同的 next 方法，达到目的。

我们需要先创建一个工厂函数 Lazy，Lazy 封装了我们的各种目标操作 :

const Lazy = iterator => {
 const next = iterable.next.bind(iterable)
 const map = () => {}
 const filter = () => {}
 const takeWhile = () => {}
 return {
  next,
  map,
  filter,
  takeWhile,
 }

我们先实现 map 方法，它会把每次 next 返回的值根据提供的回调函数进行修改：

const map = f => {
 const modifiedNext = () => {
 const item = next()
 const mappedValue = f(item.value)
 return {
  value: mappedValue,
  done: item.done,
 }
 }
 const newIter = { ...iterable, next: modifiedNext }
 return lazy(newIter)
}

再定义 filter 方法，它会让 next 只返回符合判断条件的值：

const filter = predicate => {
 const modifiedNext = () => {
 while (true) {
  const item = next()
  if (predicate(item.value)) {
  return item
  }
 }
 }
 const newIter = { ...iterable, next: modifiedNext }
 return lazy(newIter)
}

最后，定义 takeWhile，它会限制 next 执行的条件，一旦条件不满足，则停止执行 next 并返回历史执行结果：

const takeWhile = predicate => {
 const result = []
 let value = next().value
 while (predicate(value)) {
 result.push(value)
 value = next().value
 }
 return result
}

主要的方法都定义完了，现在把它们合并起来：

const Lazy = iterable => {
 const next = iterable.next.bind(iterable)

 const map = f => {
 const modifiedNext = () => {
  const item = next()
  const mappedValue = f(item.value)
  return {
  value: mappedValue,
  done: item.done,
  }
 }
 const newIter = { ...iterable, next: modifiedNext }
 return lazy(newIter)
 }

 const filter = predicate => {
 const modifiedNext = () => {
  while (true) {
  const item = next()
  if (predicate(item.value)) {
   return item
  }
  }
 }
 const newIter = { ...iterable, next: modifiedNext }
 return lazy(newIter)
 }

 const takeWhile = predicate => {
 const result = []
 let value = next().value
 while (predicate(value)) {
  result.push(value)
  value = next().value
 }
 return result
 }

 return Object.freeze({
 map,
 filter,
 takeWhile,
 next,
 })
}

const numbers = function*() {
 let i = 1
 while (true) {
 yield i++
 }
}

现在用我们写的 Lazy 和 numbers 函数来实现文章开头的 Haskell 代码：

Lazy(numbers())
 .map(x => x ** 2)
 .filter(x => x % 2 === 1)
 .takeWhile(x => x < 10000)
 .reduce((x, y) => x + y)
// => 16650

参考：

Lazy Evaluation in JavaScript with Generators, Map, Filter, and Reduce

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。

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