就來談談Haskell

曾幾何時，看到某個開發者談及函數式程式設計時，已經算不上是新鮮之事，不同語言生態圈的開發者，會用各自熟悉的語言、程式庫或框架來實現並闡述函數式設計的概念，只不過，在試圖從這類語言、程式庫或框架中探討函數式概念時，總有種朦朦朧朧、看不清楚真貌的感覺。既然如此，何不來實際看看一門真正的函數式語言呢？

探索函數式元素的源頭

這年頭做為一個開發者，或多或少都有聽過函數式程式設計這個名詞，不少主流語言中，也已經或逐步出現函數式程式設計的基礎元素，有的具備一級函式、高階函式等概念，像是JavaScript、Python、Ruby，有些直接將物件導向與函數式並列為主要典範，像是Scala，就連Java這個保守的語言，在Java 8中，除了Lambda語法本身具有一級函式概念之外，也突然出現了不少函數式概念的API，更高階的典範，如Functional Reactive Programming，即是以函數式作為基石。

對這類不是以函數式為主要典範的主流語言而言，為了讓函數式元素在其本身中不至於過於突兀，這類元素多多少少都有經過一些調整，相關的調整是必要的，這也是函數式程式設計得以逐漸為開發者接受的主因之一，經過調整後，才使得讓這類元素得以成為開發者使用的選項之一。

只是語言的特性各有不同，調整的方式也就各異，因此，同一個函數式概念，在不同語言中可能會有截然不同的實現或詮釋。

就因為自己常有這類霧裡看花之感，幾年前開始認真地學習一門純函數式語言Haskell，也察覺到多種不同的函數式實現，其實可能都是同一個函數式概念。

期間，我亦曾認真將幾十個常見資料結構演算，用Haskell實作，以熟練並逐步發掘出進行函數式設計時的一套思路，從而影響了在使用主流語言時的思考方式。例如，在我的一些文件、研討會或專欄中，為了能用最純粹的方式解釋某個函數式概念，偶而也會看到直接使用Haskell作為示範。

使用Haskell來表達某個函數式概念很純粹，只是每當打算這麼做之前，總會自問一次，這麼做是否有賣弄文采、故弄玄虛之嫌，當看到Java 7決定重新將Lambda特性納入（後來是在Java 8實現），套個常用的標題殺人法：「我簡直驚呆了」，只能說覺得自己撿了個大便宜。

然而，這也表示了，函數式程式設計已經歷經時代的考驗，開發者應該認真地考慮，從一門純函數式語言中，像是Haskell，去瞭解真正的函數式設計。

從Hello, World概覽Haskell全貌

要學習Haskell，必須先有個編譯器，如果使用GHC（Glasgow Haskell Compiler），安裝好之後，實際上也會有個GHCI直譯環境可以使用，多數的文件或書籍會從這個環境開始介紹Haskell，因為這樣可以不用一開始接觸那麼多觀念，不過，對於一個熟練的開發者，若也能寫個可接受使用者輸入並顯示的「Hello, World」原始碼，並能編譯與執行，就可以進一步概覽Haskell全貌。

透過GHCI介紹Haskell的文件中，多半會提及Haskell的型態系統。一開始，最令人印象深刻的是Haskell屬於靜態定型語言，然而多數情況下不用寫出型態，編譯器會為你推斷出最適合（通常是最寬鬆）的型態，但是，這並不代表著它是弱型別語言，例如，Haskell中不能1+"2"不稀奇，如果x=10，y=3.14，x+y無法通過編譯，或者某函式的參數為Float，指定1作為引數呼叫卻無法通過編譯，這就令許多開發者詫異了。

有時在Haskell中，使用函數式風格並不是最難的，使用正確型態通過編譯才是最難的，因為嚴格的強型別、靜態型態，使得在Haskell中要通過編譯本身就是件難事，因此有「It Compiles! Let's ship it!」的笑話！

然而換取而來的代價是，不少因型態不正確的錯誤，在通過編譯之前都被抓出來了，很多時候確實是如此，我以為自己早謹慎思考過型態了，編譯器卻總會抓出我沒想到的部分。

在第一個「Hello, World」程式碼中，可能會接觸到一些函式，稍微遇到惰性，然後，會開始遇到Haskell中沒有變數這個事實。基本上，只能令某個名稱為某值，之後，在必要的時候，引用該名稱來取得值。

在非函數式語言之中，這個Immutable特性必須特意為之，在Haskell卻是尋常之事，因為這樣做，函式就不會有副作用，也就因此函式一定要有傳回值，所以，第一個「Hello, World」，不可避免地一定會接觸到Monad，這個現今時不時會出現在某開發者部落格或研討會的奇妙概念。不過，嚴格來說，出現次數之多，也讓Monad漸漸剝離了一些神祕色彩。

這裏，那裏，到處都是函式

或許該拜JavaScript風行之賜，函式可作為值傳遞的一級函式概念，對現今開發者來說，多半已不陌生，在Haskell中幾乎所有運算都與函式相關，就連`+`、`-`、`*`、`/`也都是函式，願意的話，可以定義add=(+)，就可以使用add 1 2或1 `add` 2來進行相加運算。

函式有型態，(+)是個接受兩個引數的函式，型態為Num a => a -> a -> a，這表示a必須是個有Num行為的值，a -> a -> a則揭露了在Haskell中，多參數函式其實是由多個單參數函式組成的事實。

多個單參數函式組成多參數函式？這可以將add 1 2這樣的函式呼叫，改寫為(add 1) 2來理解，(add 1)執行後實際上傳回一個函式，因此可以用2為引數，繼續來呼叫這傳回的函式，在型態上，也就是可將a -> a -> a寫為a -> (a -> a)，其中(a -> a)表示傳回了一個單參數的函式。

不少開發者曾在JavaScript中看過，有人試著用奇妙的方式實現出這種效果，並給了它一個名稱叫做Curried function，因為實現方式太奇怪，有些開發者可能不明白為什麼要做這種設計。然而，在Haskell中，這是很自然的一個操作，因為(+)是個雙參數函式，如果需要一個將某數加3的函式，只要定義addThree=(+3)就可以了，因為(+3)傳回了一個新函式，那麼addThree 4就會是7。

就因為函式應用在Haskell中到處都是，從任何既有的函式產生新函式也就是再自然不過的手法。隨之而來地，可接受函式作為引數或者可傳回函式的所謂高階函式，也就不會是什麼神秘的東西。

就拿經常被討論的高階函式map、filter為例好了，想把一組[1, 3, 2, 4, 5]的清單全部加3，那就是map (+3) [1, 3, 2, 4, 5]。而想要過濾出大於3的數字，那就是filter (>3) [1, 3, 2, 4, 5]，這是因為(>)也是個函式。

從話題變為常識

在《松本行弘的程式世界》的〈實用主義〉中談到：「新出現的熱門主題經常引起爭論，誰都知道的常識則幾乎不會引發爭論。」文中指的是物件導向，這個過去即使只是談封裝、繼承、多型就可能引發爭論的典範，現在卻成了開發者必備的常識，想用物件導向來引發一些話題，大概就只剩「物件導向已死」這種標題，勉勉強強可以達到了。

類似地，在主流語言中談到Immutable、一級函式、高階函式，甚至是Monad、Curried function等源於函數式的概念，現在還算是新鮮話題，然而，別忘了，這些是經過某些調整，以適切於某些主流語言。

如果在主流語言中，對這些概念的感覺過於矇矓或複雜，也許是直接看個純函數式語言的時候了，就現今而言，研究一門純函數式語言，像是Haskell，已經不算是曲高和寡，反倒是採取實用主義的一種表現了。