函数式 C 编程225

函数式编程 (FP) 是一种编程范式，它强调使用不可变数据、一等函数和递归来创建程序。虽然 C 语言最初不是为 FP 设计的，但随着时间的推移，它已经添加了支持 FP 的功能，使其成为一种灵活的语言，可以用于多种编程风格。

不可变数据

FP 的核心原则之一是不可变数据。不可变数据是指不能被修改或改变的数据。这有助于消除许多常见的编程错误，例如竞态条件和数据损坏。

C 中有多种方法可以创建不可变数据。一种方法是使用 const 关键字，它可以将变量声明为常量，不能被修改。例如：```c
const int my_constant = 42;
```

另一种方法是使用指针来引用不可变数据。例如，以下代码创建一个指向字符串文字的指针：```c
const char *my_string = "Hello, world!";
```

字符串文字在 C 中是不可变的，这意味着 my_string 指向的数据不能被修改。然而，my_string 本身是一个可变指针，可以重新分配到不同的字符串。

一等函数

一等函数是函数式编程的另一个重要概念。一等函数是一种可以作为参数传递、作为返回值返回或存储在数据结构中的函数。这使得函数可以像其他数据类型一样轻松地使用。

C 中的函数是一等函数。例如，以下代码定义了一个 add 函数，它接受两个参数并返回它们的和：```c
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
```

以下代码创建一个指向 add 函数的函数指针：```c
int (*add_ptr)(int, int) = &add;
```

现在，我们可以将 add_ptr 作为参数传递给其他函数，如下所示：```c
void apply_function(int (*function)(int, int), int a, int b) {
int result = function(a, b);
printf("Result: %d", result);
}
```

以下代码调用 apply_function 函数，并向其传递 add_ptr：```c
apply_function(add_ptr, 10, 20);
```

这将输出以下结果：```
Result: 30
```

递归

递归是一种在函数式编程中广泛使用的技术，它涉及函数调用自身。这使得可以创建简洁、优雅的解决方案，对于许多问题来说非常有效。

以下代码使用递归来计算阶乘：```c
int factorial(int n) {
if (n == 0) {
return 1;
} else {
return n * factorial(n - 1);
}
}
```

这个函数通过递归调用自身来计算 n 的阶乘，直到 n 为 0。对于 n = 5，函数调用如下：```
factorial(5)
factorial(4)
factorial(3)
factorial(2)
factorial(1)
factorial(0)
```

每个递归调用将 n 减少 1，直到达到基线条件 n == 0。然后，函数返回并开始解开递归调用堆栈，将各个阶乘值相乘，最终返回 5! = 120。

示例

以下是使用 FP 技术用 C 语言编写的示例程序：```c
#include
// 不可变数据
const char *my_string = "Hello, world!";
// 一等函数
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
// 递归
int factorial(int n) {
if (n == 0) {
return 1;
} else {
return n * factorial(n - 1);
}
}
int main() {
// 不可变数据
printf("My string: %s", my_string);
// 一等函数
int (*add_ptr)(int, int) = &add;
int result = add_ptr(10, 20);
printf("Add result: %d", result);
// 递归
int n = 5;
int factorial_result = factorial(n);
printf("%d! = %d", n, factorial_result);
return 0;
}
```