如何在 JS 代碼中消滅 for 循環(huán)

這篇文章基于我在公司內(nèi)部分享會整理而成。歡迎探討補充。

補充一：看來很多人沒看完文章就評論了。我在文章末尾說了，是不寫 for 循環(huán)，不是不用 for 循環(huán)。簡單陳述不寫 for 循環(huán)的理由：for 循環(huán)易讀性差，而且鼓勵寫指令式代碼和執(zhí)行副作用。更多參考這篇文章

補充二：回應大家的一些反對意見。本來準備專門寫文章回應的，但是沒時間，就簡短回復，直接扔鏈接了。

  1. for 循環(huán)性能最好?；貞何⒂^層面的代碼性能優(yōu)化，不是你應該關(guān)注的。我在文章中演示了，對百萬級數(shù)據(jù)的操作，reduce 只比 for 循環(huán)慢 8 ms，可忽略不計。如果你要操作更大的數(shù)據(jù)，要考慮下?lián)Q語言了。

  2. 不用 for 循環(huán)不能 break。回應：我把文章第三部分標題改了一下，專用來解決用遞歸提前 break。擔心遞歸爆棧？我在這篇文章里有解釋怎樣解決遞歸爆棧。

  3. 框架都用 for 循環(huán)！回應：框架考慮的場景和你不一樣。React 和 Vue 還用 class 來創(chuàng)建對象呢。你該跟著學嗎？事實上你應該用工廠函數(shù)。Class vs Factory function: exploring the way forward

補充三：文中的代碼都是我邊講邊寫的，都是現(xiàn)場運行演示過的，所以不會存在錯誤。如果你運行出問題，有兩個原因：1. 你粘錯代碼了。2. 你的運行環(huán)境不支持 ES6/7。 還有，我采用了函數(shù)式編程實踐，所有操作都是根據(jù)舊值返回符合條件的新值。如果你嘗試打印原數(shù)據(jù)，肯定是沒效果的。如果你習慣了每次運算都改變原數(shù)據(jù)，那你應該改變習慣了，那樣寫是寫不出好代碼的。

補充四：（最后一次了，不然太長了……）我不是提倡在語言層面上消滅 for 循環(huán)，我還沒到那個級別。我的側(cè)重點在于，函數(shù)式編程的訓練，會讓你在過程抽象上更熟練。有可能你寫了很多 for 循環(huán)都沒有發(fā)現(xiàn)一個高階的過程抽象 pattern，但是如果你有函數(shù)式訓練的話，你可以把這個過程抽象成一個函數(shù)，這樣就不用反復寫了。遞歸和 reduce 寫法可能確實理解門檻太高，但是大多數(shù)情況下，只用寫一次。最后，我建議大家看《你不知道的 JS》系列書。我的大部分編程技巧，都是跟作者學的。

一，用好 filter，map，和其它 ES6 新增的高階遍歷函數(shù)

問題一： 將數(shù)組中的 falsy 值去除

const arrContainsEmptyVal = [3, 4, 5, 2, 3, undefined, null, 0, ""];

答案：

const compact = arr => arr.filter(Boolean);

問題二： 將數(shù)組中的 VIP 用戶余額加 10

const users = [
  { username: "Kelly", isVIP: true, balance: 20 },
  { username: "Tom", isVIP: false, balance: 19 },
  { username: "Stephanie", isVIP: true, balance: 30 }
];

答案：

users.map(
  user => (user.isVIP ? { ...user, balance: user.balance + 10 } : user)
);

補充：有人說很明顯這里該用 forEach，你為了舉例而舉例！我比較無語。forEach 是用來執(zhí)行副作用的好嗎？你把原數(shù)據(jù)都改了。我的習慣是使用 Immutable 數(shù)據(jù)。你要改數(shù)據(jù)的話，開心就好。

問題三： 判斷字符串中是否含有元音字母

const randomStr = "hdjrwqpi";

答案：

const isVowel = char => ["a", "e", "o", "i", "u"].includes(char);
const containsVowel = str => [...str].some(isVowel);

containsVowel(randomStr);

問題四： 判斷用戶是否全部是成年人

const users = [
  { name: "Jim", age: 23 },
  { name: "Lily", age: 17 },
  { name: "Will", age: 25 }
];

答案：

users.every(user => user.age >= 18);

問題五： 找出上面用戶中的第一個未成年人

答案：

const findTeen = users => users.find(user => user.age < 18);

findTeen(users);

問題六： 將數(shù)組中重復項清除

const dupArr = [1, 2, 3, 3, 3, 3, 6, 7];

答案：

const uniq = arr => [...new Set(arr)];

uniq(dupArr);

問題七： 生成由隨機整數(shù)組成的數(shù)組，數(shù)組長度和元素大小可自定義

答案：

const genNumArr = (length, limit) =>
  Array.from({ length }, _ => Math.floor(Math.random() * limit));

genNumArr(10, 100);

二，理解和熟練使用 reduce

問題八： 不借助原生高階函數(shù)，定義 reduce

答案：

const reduce = (f, acc, arr) => {
  if (arr.length === 0) return acc;
  const [head, ...tail] = arr;
  return reduce(f, f(head, acc), tail);
};

問題九： 將多層數(shù)組轉(zhuǎn)換成一層數(shù)組

const nestedArr = [1, 2, [3, 4, [5, 6]]];

答案：

const flatten = arr =>
  arr.reduce(
    (flat, next) => flat.concat(Array.isArray(next) ? flatten(next) : next),
    []
  );

問題十： 將下面數(shù)組轉(zhuǎn)成對象，key/value 對應里層數(shù)組的兩個值

const objLikeArr = [["name", "Jim"], ["age", 18], ["single", true]];

答案：

const fromPairs = pairs =>
  pairs.reduce((res, pair) => ((res[pair[0]] = pair[1]), res), {});

fromPairs(objLikeArr);

問題十一： 取出對象中的深層屬性

const deepAttr = { a: { b: { c: 15 } } };

答案：

const pluckDeep = path => obj =>
  path.split(".").reduce((val, attr) => val[attr], obj);

pluckDeep("a.b.c")(deepAttr);

問題十二： 將用戶中的男性和女性分別放到不同的數(shù)組里：

const users = [
  { name: "Adam", age: 30, sex: "male" },
  { name: "Helen", age: 27, sex: "female" },
  { name: "Amy", age: 25, sex: "female" },
  { name: "Anthony", age: 23, sex: "male" },
];

答案：

const partition = (arr, isValid) =>
  arr.reduce(
    ([pass, fail], elem) =>
      isValid(elem) ? [[...pass, elem], fail] : [pass, [...fail, elem]],
    [[], []],
  );

const isMale = person => person.sex === "male";

const [maleUser, femaleUser] = partition(users, isMale);

問題十三： reduce 的計算過程，在范疇論里面叫 catamorphism，即一種連接的變形。和它相反的變形叫 anamorphism?，F(xiàn)在我們定義一個和 reduce 計算過程相反的函數(shù) unfold（注：reduce 在 Haskell 里面叫 fold，對應 unfold）

const unfold = (f, seed) => {
  const go = (f, seed, acc) => {
    const res = f(seed);
    return res ? go(f, res[1], acc.concat(res[0])) : acc;
  };
  return go(f, seed, []);
};

根據(jù)這個 unfold 函數(shù)，定義一個 Python 里面的 range 函數(shù)。

答案：

const range = (min, max, step = 1) =>
  unfold(x => x < max && [x, x + step], min);

三，用遞歸代替循環(huán)（可以break?。?/h2>

問題十四： 將兩個數(shù)組每個元素一一對應相加。注意，第二個數(shù)組比第一個多出兩個，不要把第二個數(shù)組遍歷完。

const num1 = [3, 4, 5, 6, 7];
const num2 = [43, 23, 5, 67, 87, 3, 6];

答案：

const zipWith = f => xs => ys => {
  if (xs.length === 0 || ys.length === 0) return [];
  const [xHead, ...xTail] = xs;
  const [yHead, ...yTail] = ys;
  return [f(xHead)(yHead), ...zipWith(f)(xTail)(yTail)];
};

const add = x => y => x + y;

zipWith(add)(num1)(num2);

問題十五： 將 Stark 家族成員提取出來。注意，目標數(shù)據(jù)在數(shù)組前面，使用 filter 方法遍歷整個數(shù)組是浪費。

const houses = [
  "Eddard Stark",
  "Catelyn Stark",
  "Rickard Stark",
  "Brandon Stark",
  "Rob Stark",
  "Sansa Stark",
  "Arya Stark",
  "Bran Stark",
  "Rickon Stark",
  "Lyanna Stark",
  "Tywin Lannister",
  "Cersei Lannister",
  "Jaime Lannister",
  "Tyrion Lannister",
  "Joffrey Baratheon"
];

答案：

const takeWhile = f => ([head, ...tail]) =>
  f(head) ? [head, ...takeWhile(f)(tail)] : [];

const isStark = name => name.toLowerCase().includes("stark");

takeWhile(isStark)(houses);

問題十六： 找出數(shù)組中的奇數(shù)，然后取出前4個：

const numList = [1, 3, 11, 4, 2, 5, 6, 7];

答案：

const takeFirst = (limit, f, arr) => {
  if (limit === 0 || arr.length === 0) return [];
  const [head, ...tail] = arr;
  return f(head)
    ? [head, ...takeFirst(limit - 1, f, tail)]
    : takeFirst(limit, f, tail);
};

const isOdd = n => n % 2 === 1;

takeFirst(4, isOdd, numList);

四，使用高階函數(shù)遍歷數(shù)組時可能遇到的陷阱

問題十七： 從長度為 100 萬的隨機整數(shù)組成的數(shù)組中取出偶數(shù)，再把所有數(shù)字乘以 3

// 用我們剛剛定義的輔助函數(shù)來生成符合要求的數(shù)組
const bigArr = genNumArr(1e6, 100);

能運行的答案：

const isEven = num => num % 2 === 0;
const triple = num => num * 3;

bigArr.filter(isEven).map(triple);

注意，上面的解決方案將數(shù)組遍歷了兩次，無疑是浪費。如果寫 for 循環(huán)，只用遍歷一次：

const results = [];
for (let i = 0; i < bigArr.length; i++) {
  if (isEven(bigArr[i])) {
    results.push(triple(bigArr[i]));
  }
}

在我的電腦上測試，先 filter 再 map 的方法耗時 105.024 ms，而采用 for 循環(huán)的方法耗時僅 25.598 ms！那是否說明遇到此類情況必須用 for 循環(huán)解決呢? No！

五，死磕到底，Transduce！

我們先用 reduce 來定義 filter 和 map，至于為什么這樣做等下再解釋。

const filter = (f, arr) =>
  arr.reduce((acc, val) => (f(val) && acc.push(val), acc), []);

const map = (f, arr) => arr.reduce((acc, val) => (acc.push(f(val)), acc), []);

重新定義的 filter 和 map 有共有的邏輯。我們把這部分共有的邏輯叫做 reducer。有了共有的邏輯后，我們可以進一步地抽象，把 reducer 抽離出來，然后傳入 filter 和 map：

const filter = f => reducer => (acc, value) => {
  if (f(value)) return reducer(acc, value);
  return acc;
};

const map = f => reducer => (acc, value) => reducer(acc, f(value));

現(xiàn)在 filter 和 map 的函數(shù) signature 一樣，我們就可以進行函數(shù)組合（function composition）了。

const pushReducer = (acc, value) => (acc.push(value), acc);

bigNum.reduce(map(triple)(filter(isEven)(pushReducer)), []);

但是這樣嵌套寫法易讀性太差，很容易出錯。我們可以寫一個工具函數(shù)來輔助函數(shù)組合：

const pipe = (...fns) => (...args) => fns.reduce((fx, fy) => fy(fx), ...args);

然后我們就可以優(yōu)雅地組合函數(shù)了：

bigNum.reduce(
  pipe(
    filter(isEven),
    map(triple)
  )(pushReducer),
  []
);

經(jīng)過測試（用 console.time()/console.timeEnd()）,上面的寫法耗時 33.898 ms，僅比 for 循環(huán)慢 8 ms。為了代碼的易維護性和易讀性，這點性能上的微小犧牲，我認為是可以接受的。

這種寫法叫 transduce。有很多工具庫提供了 transducer 函數(shù)。比如 transducers-js。除了用 transducer 來遍歷數(shù)組，還能用它來遍歷對象和其它數(shù)據(jù)集。功能相當強大。

六，for 循環(huán)和 for ... of 循環(huán)的區(qū)別

for ... of 循環(huán)是在 ES6 引入 Iterator 后，為了遍歷 Iterable 數(shù)據(jù)類型才產(chǎn)生的。EcmaScript 的 Iterable 數(shù)據(jù)類型有數(shù)組，字符串，Set 和 Map。for ... of 循環(huán)屬于重型的操作（具體細節(jié)我也沒了解過），如果用 AirBNB 的 ESLint 規(guī)則，在代碼中使用 for ... of 來遍歷數(shù)組是會被禁止的。

那么，for ... of 循環(huán)應該在哪些場景使用呢？目前我發(fā)現(xiàn)的合理使用場景是遍歷自定義的 Iterable。來看這個題目：

問題十八： 將 Stark 家族成員名字遍歷，每次遍歷暫停一秒，然后將當前遍歷的名字打印來，遍歷完后回到第一個元素再重新開始，無限循環(huán)。

const starks = [
  "Eddard Stark",
  "Catelyn Stark",
  "Rickard Stark",
  "Brandon Stark",
  "Rob Stark",
  "Sansa Stark",
  "Arya Stark",
  "Bran Stark",
  "Rickon Stark",
  "Lyanna Stark"
];

答案：

function* repeatedArr(arr) {
  let i = 0;
  while (true) {
    yield arr[i++ % arr.length];
  }
}

const infiniteNameList = repeatedArr(starks);

const wait = ms =>
  new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve();
    }, ms);
  });

(async () => {
  for (const name of infiniteNameList) {
    await wait(1000);
    console.log(name);
  }
})();

七，放棄倔強，實在需要用 for 循環(huán)了

前面講到的問題基本覆蓋了大部分需要使用 for 循環(huán)的場景。那是否我們可以保證永遠不用 for 循環(huán)呢？其實不是。我講了這么多，其實是在鼓勵大家不要寫 for 循環(huán)，而不是不用 for 循環(huán)。我們常用的數(shù)組原型鏈上的 map，filter 等高階函數(shù)，底層其實是用 for 循環(huán)實現(xiàn)的。在需要寫一些底層代碼的時候，還是需要寫 for 循環(huán)的。來看這個例子：

Number.prototype[Symbol.iterator] = function*() {
  for (let i = 0; i <= this; i++) {
    yield i;
  }
};

[...6]; // [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]

注意，這個例子只是為了好玩。生產(chǎn)環(huán)境中不要直接修改 JS 內(nèi)置數(shù)據(jù)類型的原型鏈。原因是 V8 引擎有一個原型鏈快速推測機制，修改原型鏈會破壞這個機制，造成性能問題。

最后

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作者：leihuang
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來源：掘金
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