避免将状态选择上下文向下传递到调用堆栈的“功能方式”是什么？答案

【问题标题】：What's the "functional way" to avoid passing state-choosing context down the call stack?避免将状态选择上下文向下传递到调用堆栈的“功能方式”是什么？
【发布时间】：2012-04-01 15:00:21
【问题描述】：

假设我有一个包含两个列表的特征。有时我对一个感兴趣，有时对另一个感兴趣。

trait ListHolder {
  val listOne = List("foo", "bar")
  val listTwo = List("bat", "baz")
}

我有一个函数调用链，在它的顶部我有我需要在列表之间选择的上下文，但在它的底部我使用特征。

在命令式范式中，我通过函数传递上下文：

class Imperative extends Object with ListHolder {
  def activeList(choice : Int) : List[String] = {
    choice match {
      case 1 => listOne
      case 2 => listTwo
    }
  }
}

def iTop(is : List[Imperative], choice : Int) = {
  is.map{iMiddle(_, choice)}
}

def iMiddle(i : Imperative, choice : Int) = {
  iBottom(i, choice)
}

def iBottom(i : Imperative, choice : Int) = {
  i.activeList(choice)
}

val ps = List(new Imperative, new Imperative)
println(iTop(ps, 1)) //Prints "foo, bar" "foo,bar"
println(iTop(ps, 2)) //Prints "bat, baz" "bat, baz"

在面向对象的范式中，我可以使用内部状态来避免向下传递上下文：

class ObjectOriented extends Imperative {
  var variable = listOne
}

def oTop(ps : List[ObjectOriented], choice : Int) = {
  ps.map{ p => p.variable = p.activeList(choice) }
  oMiddle(ps)
}

def oMiddle(ps : List[ObjectOriented]) = oBottom(ps)

def oBottom(ps : List[ObjectOriented]) = {
  ps.map(_.variable)  //No explicitly-passed-down choice, but hidden state
}

val oops = List(new ObjectOriented, new ObjectOriented)

println(oTop(oops, 1))
println(oTop(oops, 2))

在函数式语言中实现类似结果的惯用方法是什么？

也就是说，我希望下面的输出与上面的输出相似。

class Functional extends Object with ListHolder{
  //IDIOMATIC FUNCTIONAL CODE
}

def fTop(fs : List[Functional], choice : Int) = {
    //CODE NEEDED HERE TO CHOOSE LIST
    fMiddle(fs)
}

def fMiddle(fs : List[Functional]) = {
   //NO CHANGES ALLOWED
   fBottom(fs)
}

def fBottom(fs : List[Functional]) = {
  fs.map(_.activeList) //or similarly simple
}

def fs = List(new Functional, new Functional)

println(fTop(fs, 1))
println(fTop(fs, 2))

更新：这会被认为是正常运行的吗？

class Functional extends Imperative with ListHolder{}

class FunctionalWithList(val activeList : List[String]) extends Functional{}

def fTop(fs : List[Functional], band : Int) = {
  fMiddle(fs.map(f => new FunctionalWithList(f.activeList(band))))
}

def fMiddle(fs : List[FunctionalWithList]) = {
  //NO CHANGES ALLOWED
  fBottom(fs)
}

def fBottom(fs : List[FunctionalWithList]) = {
  fs.map(_.activeList)
}

def fs = List(new Functional, new Functional)

println(fTop(fs, 1))
println(fTop(fs, 2))

【问题讨论】：

小记：不用写extends Object with ListHolder。只需写extends ListHolder（类可以扩展特征）。

标签： scala functional-programming design-patterns idioms

【解决方案1】：

嗯，人们总是可以使用单子和单子推导来处理这种事情，但问题的核心是，不是将选择传递到堆栈中，而是将函数返回到堆栈中，直到有人知道如何解决问题就可以处理了。

def fTop(fs : List[Functional]) = {
    fMiddle(fs)
}

def fMiddle(fs : List[Functional]) = {
   fBottom(fs)
}

def fBottom(fs : List[Functional]) = {
 (choice: Int) => fs map (_ activeList choice)
}

然后

println(fTop(fs)(1))

一旦你开始为这类事物开发模式，你就会得到各种各样的 monad（每种 monad 代表一个特定的模式）。

【讨论】：

我实际上不会在这里推荐一个 monad，但是代码太优雅了，我不得不 +1...
“问题的核心在于，不是将选择传递到堆栈中，而是将函数返回到堆栈中，”我认为这是我的老 OOP 头脑一次又一次地错过的核心概念。
@LarryOBrien 我必须编写两次代码才能正确。就像外语一样：翻译成外语/从外语翻译出来比说外语要困难得多。

【解决方案2】：

您的第一个命令式版本在我看来是最实用的。

通常，Reader monad 和 State monad 转换器用于将上下文或状态向下传递到调用堆栈。

请参阅 Scalaz state monad examples 以了解状态 monad 的示例，并参阅此 scalaz 邮件 list thread 以获取类似的问题和答案。

【讨论】：

【解决方案3】：

我认为您在“更新”下的回答非常好。是的，你可以在这里使用 Reader monad。但是，当您有一个不使用 monad 的完美解决方案时，何必费心呢？

Daniel 的一元解决方案既漂亮又优雅，但是您会发现，如果方法 fTop 和 fMiddle 开始变得更加复杂，则需要大量额外的语法来“跳过”缺失的参数。

我认为使用class 来存储上下文是合适的，因为：

这就是类的用途：在函数之间共享上下文。
Scala 的类语法比 monad 好得多。

【讨论】：

【解决方案4】：

Reader monad 可能会有所帮助。见Tony Morris's blog

【讨论】：