函数（ Functions）

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小牛编辑

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2023-12-01

函数在Haskell中扮演着重要角色，因为它是一种函数式编程语言。与其他语言一样，Haskell确实有自己的功能定义和声明。

函数声明由函数名称及其参数列表及其输出组成。
函数定义是实际定义函数的位置。

让我们以add函数的小例子来详细了解这个概念。

add :: Integer -> Integer -> Integer   --function declaration 
add x y =  x + y                       --function definition 
main = do 
   putStrLn "The addition of the two numbers is:"  
   print(add 2 5)    --calling a function

在这里，我们在第一行和第二行声明了我们的函数，我们编写了实际的函数，它将获取两个参数并产生一个整数类型的输出。

像大多数其他语言一样，Haskell开始从main方法编译代码。我们的代码将生成以下输出 -

The addition of the two numbers is:
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模式匹配

模式匹配是匹配特定类型表达式的过程。它只不过是一种简化代码的技术。此技术可以实现为任何类型的Type类。 If-Else可用作模式匹配的替代选项。

模式匹配可以被视为动态多态的变体，在运行时，可以根据其参数列表执行不同的方法。

看一下下面的代码块。这里我们使用模式匹配技术来计算数字的阶乘。

fact :: Int -> Int 
fact 0 = 1 
fact n = n * fact ( n - 1 ) 
main = do 
   putStrLn "The factorial of 5 is:" 
   print (fact 5)

我们都知道如何计算数字的阶乘。编译器将开始使用参数搜索名为“fact”的函数。如果参数不等于0，则该数字将继续调用相同的函数，其中1比实际参数的函数少1。

当参数的模式与0完全匹配时，它将调用我们的模式，即“事实0 = 1”。我们的代码将产生以下输出 -

The factorial of 5 is:
120

Guards

Guards是一个与模式匹配非常相似的概念。在模式匹配中，我们通常匹配一个或多个表达式，但我们使用guards来测试表达式的某些属性。

虽然建议在guards上使用模式匹配，但从开发人员的角度来看， guards装置更具可读性和简单性。对于初次使用的用户， guards看起来与If-Else语句非常相似，但它们在功能上是不同的。

在下面的代码中，我们使用guards的概念修改了我们的factorial程序。

fact :: Integer -> Integer 
fact n | n == 0 = 1 
       | n /= 0 = n * fact (n-1) 
main = do 
   putStrLn "The factorial of 5 is:"  
   print (fact 5)

在这里，我们宣布两个guards ，用“|”分隔并从main调用fact函数。在内部，编译器将以与模式匹配的情况相同的方式工作，以产生以下输出 -

The factorial of 5 is:
120

Where子句 (Where Clause)

关键字或内置函数Where可以在运行时用于生成所需的输出。当函数计算变得复杂时，它会非常有用。

考虑一种情况，您的输入是具有多个参数的复杂表达式。在这种情况下，您可以使用“where”子句将整个表达式分解为小部分。

在下面的例子中，我们采用了复杂的数学表达式。我们将展示如何使用Haskell找到多项式方程[x ^ 2 - 8x + 6]的根。

roots :: (Float, Float, Float) -> (Float, Float)  
roots (a,b,c) = (x1, x2) where 
   x1 = e + sqrt d/(2 * a) 
   x2 = e - sqrt d/(2 * a) 
   d = b * b - 4 * a * c  
   e = - b/(2 * a)  
main = do 
   putStrLn "The roots of our Polynomial equation are:" 
   print (roots(1,-8,6))

注意我们的表达式的复杂性来计算给定多项式函数的根。这很复杂。因此，我们使用where子句打破表达式。上面的代码将生成以下输出 -

The roots of our Polynomial equation are:
(7.1622777,0.8377223)

递归函数

递归是函数重复调用自身的情况。 Haskell不提供任何循环任何表达式的工具不止一次。相反，Haskell希望您将整个功能分解为不同功能的集合，并使用递归技术来实现您的功能。

让我们再次考虑我们的模式匹配示例，其中我们计算了数字的阶乘。查找数字的阶乘是使用递归的经典案例。在这里，您可能会说，“模式匹配与递归有什么不同？”这两者之间的区别在于它们的使用方式。模式匹配用于设置终端约束，而递归是函数调用。

在下面的示例中，我们使用模式匹配和递归来计算5的阶乘。

fact :: Int -> Int 
fact 0 = 1 
fact n = n * fact ( n - 1 ) 
main = do 
   putStrLn "The factorial of 5 is:" 
   print (fact 5)

它将产生以下输出 -

The factorial of 5 is:
120

高阶函数

到目前为止，我们所看到的是Haskell函数将一种type作为输入并生成另一种type作为输出，这在其他命令式语言中非常相似。高阶函数是Haskell的一个独特功能，您可以将函数用作输入或输出参数。

虽然它是一个虚拟概念，但在实际程序中，我们在Haskell中定义的每个函数都使用高阶机制来提供输出。如果您有机会查看Haskell的库函数，那么您会发现大多数库函数都是以更高阶的方式编写的。

让我们举个例子，我们将导入一个内置的高阶函数映射，并根据我们的选择使用它来实现另一个更高阶函数。

import Data.Char  
import Prelude hiding (map) 
map :: (a -> b) -> [a] -> [b] 
map _ [] = [] 
map func (x : abc) = func x : map func abc  
main = print $ map toUpper "iowiki.com"

在上面的例子中，我们使用Type Class Char的toUpper函数将输入转换为大写。这里，方法“map”将函数作为参数并返回所需的输出。这是它的输出 -

sh-4.3$ ghc -O2 --make *.hs -o main -threaded -rtsopts
sh-4.3$ main
"iowiki.com"

Lambda表达

在应用程序的整个生命周期中，我们有时必须编写一个仅使用一次的函数。为了处理这种情况，Haskell开发人员使用另一个称为lambda expression或lambda function匿名块。

没有定义的函数称为lambda函数。 lambda函数用“\”字符表示。让我们看一下下面的例子，我们将输入值增加1而不创建任何函数。

main = do 
   putStrLn "The successor of 4 is:"  
   print ((\x -> x + 1) 4)

在这里，我们创建了一个没有名称的匿名函数。它将整数4作为参数并打印输出值。我们基本上运行一个功能，甚至没有正确地声明它。这就是lambda表达式的美妙之处。

我们的lambda表达式将产生以下输出 -

sh-4.3$ main
The successor of 4 is:
5