Что такое функциональное программирование: основы

Короткий ответ

Функциональное программирование (ФП) — стиль, в котором программа строится из функций: они принимают вход и возвращают результат, в идеале ничего не меняя вокруг себя. Вместо циклов, которые шаг за шагом меняют переменные, вы комбинируете маленькие функции: «взять список, оставить оплаченные заказы, достать суммы, сложить».

Специальный язык не нужен. JavaScript, Python, Kotlin, C# и многие другие поддерживают основные идеи ФП, а большая часть современного кода смешивает ФП с другими стилями.

Идея 1: функции — это значения

В языках с поддержкой ФП функции — первого класса: их можно сохранить в переменную, передать аргументом и вернуть из другой функции.

const greet = (name) => `Hello, ${name}`;
const actions = { greet };
console.log(actions.greet("Aziza"));

def greet(name):
    return f"Hello, {name}"

say = greet
print(say("Aziza"))

Идея 2: функции высшего порядка

Функция высшего порядка принимает функцию аргументом или возвращает её. Так можно отделить что делать от того, как перебирать.

const multiplier = (factor) => (x) => x * factor;
const double = multiplier(2);
double(5); // 10

Возвращённая функция помнит factor — это называется замыкание.

Идея 3: map, filter, reduce

Эти три функции высшего порядка закрывают большую часть повседневной работы со списками:

Императивная версия

const orders = [
  { total: 120, paid: true },
  { total: 80, paid: false },
  { total: 50, paid: true },
];

let sum = 0;
for (let i = 0; i < orders.length; i++) {
  if (orders[i].paid) {
    sum += orders[i].total;
  }
}

Функциональная версия

const sum = orders
  .filter((o) => o.paid)
  .map((o) => o.total)
  .reduce((acc, t) => acc + t, 0);

То же на Python, где идиоматичнее использовать генераторные выражения:

orders = [
    {"total": 120, "paid": True},
    {"total": 80, "paid": False},
    {"total": 50, "paid": True},
]

total = sum(o["total"] for o in orders if o["paid"])

В Python тоже есть map, filter и functools.reduce, но генераторные выражения и встроенные функции вроде sum обычно читаются лучше.

Императивный и декларативный стиль

• Императивный код описывает как: завести счётчик, пройти циклом, проверить, обновить.
• Декларативный код описывает что: оплаченные заказы, их суммы, итог.

Декларативный код обычно короче, в нём меньше мест для ошибок на единицу, и намерение видно в одной строке. Императивный бывает понятнее в сложных пошаговых алгоритмах или когда важна тонкая оптимизация.

Другие ключевые идеи

• Чистые функции: одинаковый вход всегда даёт одинаковый выход, без побочных эффектов. Их легко тестировать и понимать.
• Иммутабельность: вместо изменения данных создаётся новая версия. Это защищает от ошибок, когда одна часть кода незаметно меняет данные, на которые полагается другая.
• Композиция функций: большие функции собираются из цепочки маленьких, где выход одной — вход следующей.

Как начать применять ФП в обычном коде

1. Заменяйте простые циклы for, которые собирают новые списки, на map / filter или генераторы списков.
2. Выносите вычисления в маленькие функции, которые используют только свои аргументы.
3. Возвращайте новые объекты вместо изменения аргументов.
4. Держите побочные эффекты (база данных, сеть, логи) на краях программы.
5. Не перегибайте: если цепочка стала трудно читаться, разбейте её на именованные шаги.

Частые ошибки

• Использовать map просто как цикл ради побочных эффектов — для этого есть forEach или обычный цикл.
• Строить очень длинные цепочки, которые никто не может отладить.
• Забывать начальное значение в reduce — в JavaScript это ломается на пустом массиве.
• Считать, что ФП — это «всё или ничего». Смешивать стили нормально.