Erlang那些事儿第3回之我是函数(fun),万物之源MFA

Erlang代码到处都是模式匹配，这把屠龙刀可是Erlang的看家本领、独家绝学，之前在《 Erlang那些事儿第1回之我是变量,一次赋值永不改变 》文章提到过，Erlang一切皆是模式匹配。从变量的赋值、函数的形参传递、重载函数的应用，到处都有模式匹配的影子，刚开始写代码会感觉不习惯，但是当你用习惯之后，会觉得这个武林秘籍是多么的好用。但是本回书重点讲函数，毕竟以后写代码都会应用到函数fun，早点讲方便后面的使用。

Erlang语言中的函数很强大，同一个逻辑可以用多种写法，因为一个函数有形参，也有函数内部实现，这2个地方只要合理地应用模式匹配，那么可以发挥出非常大的作用。本回书会使用模式匹配、关卡、递归、apply、参数传递在函数中的用法。

知识点1：函数重载

特点1：形参数量不同；

特点2：函数之间用点号（.）分隔。

C++一个很重要的特性就是函数重载，这个特性的必要条件是函数的形参数量必须不一样。在Erlang代码中，这个规则同样适用，一个同名函数可以有多个不同参数数量的版本，导出列表也要相应地体现出来，来买个水果试试：

创建文件fruit_price01.erl，代码如下：

 1 -module(fruit_price01).
 2 -author("snowcicada").
 3 
 4 %% API
 5 -export([fruit_price/0, fruit_price/1]).
 6 
 7 %% 买1个水果的价格
 8 fruit_price() ->
 9     fruit_price(1).
10 
11 %% 买多个水果的价格
12 fruit_price(Count) ->
13     Count * 10.

上述代码存在2个fruit_price函数，一个是0参，一个是1参，如果有需要给其他模块使用的情况下，那么就要添加到export导出列表，来运行试一下：

Eshell V11.1.3  (abort with ^G)
1> c(fruit_price01).
{ok,fruit_price01}
2> fruit_price01:fruit_price().
10
3> fruit_price01:fruit_price(10).
100

在Erlang终端执行函数，不管是0参还是1参都能正常工作。

知识点2：函数形参的模式匹配

特点1：形参数量相同；

特点2：函数之间用分号;分隔；

特点3：从上往下匹配。

函数的每个形参都可以用一个表达式进行匹配，当传入的参数匹配上提前写好的表达式，那么就进入这个函数执行；如果不匹配的话，那么要么报错，要么会进入一个能够匹配的函数分支。

假设买1个水果没打折，买2个打8折，买3个以上打5折。创建文件fruit_price01.erl，代码如下：

 1 -module(fruit_price02).
 2 -author("snowcicada").
 3 
 4 %% API
 5 -export([fruit_price/1, discount/2]).
 6 
 7 fruit_price(Count) ->
 8     io:format("~p~n", [discount(Count, 10)]).
 9 
10 %% 函数形参进行模式匹配
11 %% 买1个没打折，买2个打8折，买3个以上打5折
12 discount(1 = Count, Price) ->
13     Count * Price;
14 discount(2 = Count, Price) ->
15     Count * Price * 0.8;
16 discount(Count, Price) ->
17     Count * Price * 0.5.

在Erlang语言中，等于号（=）并不是赋值，而是进行了一次模式匹配。所以第12行里面写的1 = Count是在匹配，匹配Count是否等于1，如果匹配成功，那么就会执行第13行的代码。第14行同理。

有趣的是第16行，只写了Count表示对任何数据都可以匹配成功，既然第12行、14行已经匹配了1和2，那么当Count等于3或3以上的时候就会执行第17行的代码。

知识点3：case...of...end表达式的模式匹配

特点1：不同的匹配表达式末尾用分号（;）分隔，最后一个匹配表达式不需要加分号（;）；

特点2：下划线或者一个普通变量可以匹配任何情况；

特点3：从上往下匹配。

写代码总不能为了处理不同的情况而每次都写多个函数匹配，这样写起来不一定方便，所以Erlang还提供了case...of...end表达式。接下来使用case表达式来重写上面的discount函数。

新增函数discount_case，代码如下：

 1 %% 参数模式匹配
 2 %% 买1个没打折，买2个打8折，买3个以上打5折
 3 discount_case(Count, Price) ->
 4     case Count of
 5         1 ->
 6             Count * Price;
 7         2 ->
 8             Count * Price * 0.8;
 9         _ -> %% 下划线也可以替换成一个变量，比如N，Cnt，都可以，只要是变量就行
10             Count * Price * 0.5
11     end.

case...of中间写的是表达式，of后面可以写入不一样的匹配表达式，匹配成功就会执行箭头后面的语句。

知识点4：函数关卡

函数外部可以对形参添加一些条件，指定不同的条件执行不同的函数，这里称为关卡。

新增函数discount_guard，代码如下：

1 %% 函数形参关卡判断
2 %% 买1个没打折，买2个打8折，买3个以上打5折
3 discount_guard(Count, Price) when Count =:= 1 ->
4     Count * Price;
5 discount_guard(Count, Price) when Count =:= 2 ->
6     Count * Price * 0.8;
7 discount_guard(Count, Price) ->
8     Count * Price * 0.5.

在箭头（->）前面，使用when关键字对形参进行判断，第3行显示，当Count等于1的时候，会执行这个函数。

知识点5：if关卡

同样还有更方便的关卡方式，就是使用if...end表达式。

新增函数discount_if，代码如下：

 1 %% 参数关卡判断
 2 %% 买1个没打折，买2个打8折，买3个以上打5折
 3 discount_if(Count, Price) ->
 4     if
 5         Count =:= 1 ->
 6             Count * Price;
 7         Count =:= 2 ->
 8             Count * Price * 0.8;
 9         true ->
10             Count * Price * 0.5
11     end.

case和if的差别在于表达式写的是不是模式匹配，if中间那些表达式是用来判断是否相等，这种是很明确的相等比较。但是case中间的表达式放的是匹配表达式，而且case...of中间可以写复杂的表达式。

以下列出的关卡判断函数和关卡内置函数，可用于if关卡或者函数外的when关卡。

关卡判断函数：

关卡内置函数：

介绍以上4种版本的discount，我们调整下fruit_price函数，

1 fruit_price(Count) ->
2     io:format("~p~n", [discount(Count, 10)]),
3     io:format("~p~n", [discount_case(Count, 10)]),
4     io:format("~p~n", [discount_guard(Count, 10)]),
5     io:format("~p~n", [discount_if(Count, 10)]).

运行结果：

Erlang/OTP 23 [erts-11.1.3] [source] [64-bit] [smp:8:8] [ds:8:8:10] [async-threads:1] [hipe] [dtrace]

Eshell V11.1.3  (abort with ^G)
1> c(fruit_price02).
{ok,fruit_price01}
2> fruit_price02:fruit_price(10).
50.0
50.0
50.0
50.0
ok

4个版本的discount运行结果都一样。

知识点6：函数作为参数传递

这个特性很常见，很多语言都可以把函数作为参数进行传递，只是语法有些小差异罢了。不啰嗦，写个例子吧，建个fruit_price03.erl文件，代码如下：

 1 -module(fruit_price03).
 2 -author("snowcicada").
 3 
 4 %% API
 5 -export([fruit_price/1, discount/2, get_discount_func/0]).
 6 
 7 fruit_price(Count) ->
 8     Discount = get_discount_func(),
 9     io:format("~p~n", [Discount(Count, 10)]).
10 
11 get_discount_func() ->
12     fun discount/2.
13 
14 %% 函数形参进行模式匹配
15 %% 买1个没打折，买2个打8折，买3个以上打5折
16 discount(1 = Count, Price) ->
17     Count * Price;
18 discount(2 = Count, Price) ->
19     Count * Price * 0.8;
20 discount(Count, Price) ->
21     Count * Price * 0.5.

discount函数有2个形参，所以Erlang要返回一个函数，就如你所见的第12行，fun discount/2。

知识点7：递归函数

Erlang函数在处理模式匹配或者关卡的时候，可以有多个分支，就如同知识点2和知识点4的形式。通过这个方式，可以灵活的写出递归函数，对一些临界情况的处理，这里写个简单的例子就好，以后讲到列表的时候会使用到，用得很灵活有趣。

创建div_three.erl文件，代码如下：

 1 -module(div_three).
 2 -author("snowcicada").
 3 
 4 %% API
 5 -export([print/1]).
 6 
 7 print(N) when N =:= 0 ->
 8     io:format("~n");
 9 print(N) when N rem 3 =:= 0 ->
10     io:format("~p ", [N]),
11     print(N - 1);
12 print(N) ->
13     print(N - 1).

当N等于0的时候，会运行第7行，函数输出换行立马结束；当N对3取余等于0的时候，执行第9行，可以被3整除的数字将会打印出来，然后继续调用print(N-1)，这里就是递归调用。

当执行过了第7、第9行的关卡，剩下的都会执行第12行，这里什么都没处理，直接递归调用print即可。

执行结果：

Erlang/OTP 23 [erts-11.1.3] [source] [64-bit] [smp:8:8] [ds:8:8:10] [async-threads:1] [hipe] [dtrace]

Eshell V11.1.3  (abort with ^G)
1> c(div_three).
{ok,div_three}
2> div_three:print(100).
99 96 93 90 87 84 81 78 75 72 69 66 63 60 57 54 51 48 45 42 39 36 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6 3
ok

知识点8：使用apply调用函数

MFA是Module、Function、Arguments的缩写，指模块调用函数，传入形参，格式如：M:F(A)，也可以这样：apply(M, F, A)。在Erlang自带的标准库中，MFA的调用方式很常见，也是Erlang实现热更新屡试不爽的步骤之一。其中的A很容易出现低级错误，大部分模块的参数支持传入列表，所以通常的调用方式如：M:F([A1, A2, A3])。

Erlang提供了apply函数，可通过指定模块名、函数名和参数进行调用，这里贴下apply的实现源码：

 1 %% Shadowed by erl_bif_types: erlang:apply/2
 2 -spec apply(Fun, Args) -> term() when
 3       Fun :: function(),
 4       Args :: [term()].
 5 apply(Fun, Args) ->
 6     erlang:apply(Fun, Args).
 7 
 8 %% Shadowed by erl_bif_types: erlang:apply/3
 9 -spec apply(Module, Function, Args) -> term() when
10       Module :: module(),
11       Function :: atom(),
12       Args :: [term()].
13 apply(Mod, Name, Args) ->
14     erlang:apply(Mod, Name, Args).

apply分别有2个形参和3个形参，2个形参的版本是apply(F,A)，不用传入模块名，3个形参的版本是apply(M,F,A)，需要指定模块名。

打开Erlang终端做个试验就行，使用io:format来测试打印信息：

Erlang/OTP 23 [erts-11.1.3] [source] [64-bit] [smp:8:8] [ds:8:8:10] [async-threads:1] [hipe] [dtrace]

Eshell V11.1.3  (abort with ^G)
1> io:format("Name:~page:~p~n",["Lucy", 16]).
Name:"Lucy"age:16
ok
2> apply(io, format, ["Name:~p age:~p~n", [lucy, 16]]).
Name:lucy age:16
ok
3> erlang:apply(io, format, ["Name:~p age:~p~n", [lucy, 16]]). %%也可以指定erlang模块，这样写的好处是会有智能提示
Name:lucy age:16
ok

函数的应用大概就这些了，虽然简单，但是这些都是日常很经典的技巧。

本回使用的代码已上传Github： https://github.com/snowcicada/erlang-story/tree/main/story003

下一回将介绍原子（Atom）的使用，且听下回分解。