C語言函數語言程式設計中惰性求值詳解

在開始介紹今天要講的知識之前,我們想要理解嚴格求值策略和非嚴格求值策略之間的區別,這樣我們才能夠深有體會的明白為什麼需要利用這個技術。首先需要說明的是C#語言小部分採用了非嚴格求值策略,大部分還是嚴格求值策略。首先我們先演示非嚴格求值策略的情況,我們先在控制檯專案中寫一個DoOneThing方法。

C語言函數語言程式設計中惰性求值詳解

然後在Main方法中寫入下面這串程式碼:

然後我們執行程式,會發現DoOneThing方法並沒有執行。當然這看起來也很正常,因為這是或,並且第一個已經是true了。整個表示式就是true了,自然第二個就無需求值了。但是這恰恰就是非嚴格求值的策略,如果是嚴格求值策略的話整個表示式都會計算。接著就是嚴格求值策略的情況了,這個相信很多人都會立馬明白,首先我們需要再寫一個DoSomeThing方法:

接著修改Main方法:

執行之後我們可以看到如下的結果:

但是我們可以清楚的看到a的值是false,根本不會使用b值,但是傳遞引數的時候已經將DoOneThing方法執行並賦值給b,假設這個方法是一個非常耗時的.操作。那麼我們就會白白浪費掉這段時間,最後求得的值也沒有使用的到。而這正是嚴格求值策略,而今天的主要目標就是改變這種情況,能夠在我們確定需要某個值的時候才計算。下面我們就可以開始改造這個方法,讓其能夠支援惰性求值。首先我們修改DoSomeThing方法:

這裡我們將引數型別都改成了函式,這樣將要傳遞進來的引數都改變成函式。只有在我們需要的時候才執行求值,否則是不會執行的,對應的Main方法中我們需要按照如下方式修改:

這裡我們並不需要把DoOneThing方法的返回型別改掉,如果這樣的話。在現有專案上使用函數語言程式設計就會顯得太麻煩了。這裡我們僅僅只需要利用匿名函式就可以辦到了,下面我們可以看最後的執行效果:

DoOneThing方法並沒有執行,因為DoSomeThing中根本沒有確定使用這個變數,這樣我們就能夠節省下這部分計算的時間,但是事實上我們還沒有結束,實際的開發中我們可能需要多次使用這個值,比如下面我們修改DoSomeThing方法:

並且在Main方法中呼叫DoSomeThing方法時將第一個引數改成true,然後執行我們就可以看到下面的輸出結果:

DoOneThing方法被執行了兩次,當然我們可以利用區域性變數儲存,可能你會這麼寫:

如果這麼寫,那麼我們的惰性求值就沒有任何意義了,因為一進入這個方法就執行了這個方法,跟傳遞引數時直接將運算後的結果賦值給b沒有任何區別了。當然也有其他一些技巧可以避免,但是這些技巧可不是下面要講的內容,我們可以將其封裝起來,比如我們可以寫個LazyS類:

我們可以看到在構造方法部分我們將對應的函式作為引數接收並儲存到function中,只有再呼叫Value時候會執行該函式並將值儲存,並且在下次呼叫時,如果已經求值過則直接返回快取過的值,這樣就能夠避免重複的執行了,對應的我們還要修改DoSomeThing方法和Main方法:

最終執行後我們可以看到僅執行了一次DoOneThing方法:

一些讀者可能為問為什麼類名不要Lazy而是加個S,因為中已經為我們包含了Lazy類,相信很多人基本上從沒有用過。只知道Func和Action的存在,下面我們修改我們的程式碼直接利用自帶的:

最終的結果之前的是一摸一樣,當然系統自帶的Lazy功能更多,並且支援多執行緒。