Clojure 學(xué)習(xí)筆記 :4 以不變應(yīng)萬變

Clojure 零基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)筆記 不可變集合


一個抽象的過程就是尋找變化中的不變量

在之前的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了如何定義我們的集合,
一個很自然的想法就是修改這個集合。

復(fù)習(xí)
我們可以使用 assoc 函數(shù)來替換一個集合中的元素

=> (assoc ["第一個元素" "第二個元素"] 0 "first")
["first" "第二個元素"]

assoc 函數(shù)的第一個參數(shù)是你要進(jìn)行替換的集合,第二個參數(shù)是你要替換的元素所在“位置”,第三個參數(shù)是替換后的元素。
(注意,索引位置以 0 開始。)
返回值是修改過后的集合的值。

然而,Clojure 里集合類型是不可變的。
assoc 函數(shù)的替換其實(shí)并沒有改變原集合元素的內(nèi)容,
它返回的是一個“新的”集合。(你不用擔(dān)心浪費(fèi)存儲空間,這個“新”的集合大部分重用了“老”集合。)

我們可以通過以下代碼觀察:

=> (def my-vec ["第一個元素" "第二個元素"])
#'my-clojure-study.core/my-vec

=> (assoc my-vec 0 "first")
["first" "第二個元素"]

=> (print my-vec)
[第一個元素 第二個元素]
nil

在這段代碼中,我們首先定義了一個 vector,
然后我們使用 assoc 函數(shù)來對這個 vector 進(jìn)行“替換”。把 0 號元素替換為 "first"??雌饋砦覀円呀?jīng)改動了這個 my-vec。
但是當(dāng)我們使用 print 函數(shù)來觀察這個集合的時候卻發(fā)現(xiàn),他的值沒有發(fā)生變化。

那我們?nèi)绾伪4娓淖冎蟮闹的兀?br> 我們可以再給這個改變之后的值取一個名字,

=> (def my-vec ["第一個元素" "第二個元素"])
#'my-clojure-study.core/my-vec
=> (def modified-vec (assoc my-vec 0 "first"))
#'my-clojure-study.core/modified-vec

=> (print my-vec)
[第一個元素 第二個元素]
nil

=> (print modifyed-vec)
[first 第二個元素]
nil

更常見的做法是把這個改變作為一個值,傳遞給下一個需要這個值的表達(dá)式(如一個函數(shù)。我們在之后的定義函數(shù)一節(jié)里再進(jìn)行詳細(xì)介紹)


在 Clojure 里,值是不可變的。
我們?yōu)槭裁葱枰@種不可變的設(shè)計(jì)呢?
一個很重要的原因就是,使用不可變的值可以更為簡便的實(shí)現(xiàn)多線程,
當(dāng)你持有一個值的引用的時候,你不用擔(dān)心會有其它線程修改你的值。
(另一個“文縐縐”的說法是,這樣更能實(shí)現(xiàn)一個“純函數(shù)”,即不修改其它值或者其他狀態(tài)的函數(shù)[1]。)


這里再介紹幾個對集合進(jìn)行操作的函數(shù),
不再一一敘述每個參數(shù)是什么,大家在代碼中觀察,
以及在自己的機(jī)器上運(yùn)行觀察結(jié)果,然后修改部分參數(shù)觀察是否符合預(yù)期。

  • 使用 cons 函數(shù)把一些元素添加到集合的頭部
=> (def my-vec ["第一個元素" "第二個元素"])
#'my-clojure-study.core/my-vec
=> (cons "第零個元素" my-vec)
("第零個元素" "第一個元素" "第二個元素")
  • 使用 conj 函數(shù)來添加一些元素到集合中
=> (def my-vec ["第一個元素" "第二個元素"])
#'my-clojure-study.core/my-vec
=> (conj my-vec "第三個元素")
["第一個元素" "第二個元素" "第三個元素"]
=> (conj my-vec "第三個元素" "第四個元素")
["第一個元素" "第二個元素" "第三個元素" "第四個元素"]
 
=> my-vec
["第一個元素" "第二個元素"]

my-vec 的值并沒有發(fā)生改變。

注意,conj 函數(shù)并不是把元素添加到末尾的位置,它只能保證以最快的速度添加進(jìn)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
對于 vector 來說是末尾,但是對 list 來說是頭部:

=> (def my-list '("第一個元素" "第二個元素"))
#'my-clojure-study.core/my-list
=> (conj my-list "第三個元素")
("第三個元素" "第一個元素" "第二個元素")
=> my-list
("第一個元素" "第二個元素")

my-list 的值同樣沒有發(fā)生改變。

  • 使用 into 函數(shù)來把兩個集合進(jìn)行合并。
    conj 函數(shù)一樣,它只保證以最快的速度合并。
=> (def vec-1 ["一號元素"])
#'my-clojure-study.core/vec-1
=> (def vec-2 ["二號元素" 3])
#'my-clojure-study.core/vec-2
 
=> (into vec-1 vec-2)
["一號元素" "二號元素" 3]
 
;list 的情況
=> (def list-1 '("first"))
#'my-clojure-study.core/list-1
=> (def list-2 '("second"))
#'my-clojure-study.core/list-2
 
=> (into list-1 list-2)
("second" "first")

如果你接觸過其它“可變的”編程語言,那么你需要提醒自己,使用 def 定義的不是變量,而是一個不可變值。
而當(dāng)你真的需要在兩個操作之間交換一些信息,比如在多線程中共享一些資源,那么 Clojure 單獨(dú)提供了一些類型。我們在以后的多線程部分再做詳細(xì)講解。


  1. 即,沒有副作用的函數(shù)。 ?

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