函數式程式設計（FP）是什麼？從程式設計典範比較命令式、宣告式與物件導向，看懂 FP 為何只需要純函數
上一篇介紹了課程架構，並提到整門課最重要的概念是純函數。這一篇先退一步，回答一個更根本的問題：函數式程式設計到底是什麼？
課程教材裡有些地方附了投影片連結，可以打開講師邊講邊翻的簡報。課程的節奏是每講完一段投影片，就回到練習題動手寫。
函數式程式設計是什麼？
這個問題有很多種回答方式，講師從三個角度切入：它是一股趨勢、一種程式風格，也是一種程式設計典範。
一股趨勢，但不是曇花一現
函數式程式設計確實是一股趨勢，在 Web 開發領域尤其流行。過去大概一、二十年間，它在實務的日常軟體開發中越來越常見，Web 內外都是如此。
但它不是一時的流行。函數式程式設計早在數位電腦出現之前就存在了，最早是 1930 年代 Alonzo Church 發展 lambda calculus 時提出的數學概念。它在理論電腦科學裡已經重要了將近一百年，不會突然消失。
術語很多，但重點是概念
函數式的世界確實有很多術語，大致可以分成兩種：
- 聽起來好像應該懂的：例如 higher order（高階）、referential transparency（參照透明）
- 可能從沒聽過的：例如 monoid、functor，除非在很進階的數學課裡碰過
還有幾乎每個函數式語言 logo 裡都會出現的 lambda 符號，它到底代表什麼？講師說，這些術語之後可以自己去查，但這堂課的重點放在概念，不在術語。
原因是，我們想帶走的不是「我會一堆可以讓自己聽起來很聰明的詞」，而是「我懂一些概念，能寫出不會出錯的程式」。這跟上一篇講師說的一致：學函數式不是為了顯得比較聰明，而是為了它的具體好處。
一種程式風格
函數式程式設計也可以定義成一種程式風格，有些人稱它為函數式風格（functional style）。這裡的「風格」不是指語法、命名慣例這類表面的東西，而是一種思考程式的方式，這也是整門課要深入探討的內容。
有些語言支援這種風格，有些則不支援。一般被視為函數式語言的有：
- Haskell
- Clojure
- Elm 語言家族
- OCaml
也有專門為 Web 開發設計的，例如 Elm，以及以 Erlang 為基礎的 Elixir。
不過講師認為，我們不需要這一大堆語言，因為瀏覽器裡就有一個很棒的函數式語言：JavaScript。JavaScript 當初並不是設計成純函數式語言，這些年來或許也多了一些不那麼函數式的特性。但我們依然可以在 JavaScript 裡寫出完全合格的函數式程式，因為函數式程式設計需要的只有函數。
如果上完這門課還想繼續深入，可以再去探索其他語言與工具，但這堂課只專注在函數式 JavaScript。
程式設計典範（programming paradigm）
前面提到函數式不只是語法或 linting 層面的程式風格，而是一種思考程式的方式，這也就是所謂的程式設計典範（programming paradigm）。
典範（paradigm）泛指一種世界觀，或對「整個世界由什麼組成」的後設（meta-level）理解。放到程式設計來說，典範回答的是：
- 程式的世界由什麼組成？
- 程式裡有哪些東西？
- 這些東西彼此怎麼互動？
思考電腦程式的方式有很多種，這些不同的思考方式就叫做不同的程式設計典範。函數式程式設計是其中一種，它常被拿來跟物件導向程式設計（object-oriented programming）比較。對很多人來說，物件導向比較熟悉，尤其是從 Python、Java 這類語言轉過來的人。而在 JavaScript 裡，物件導向和函數式兩種都能寫，至少可以這麼說。
命令式 vs. 宣告式
要比較這些典範，可以先從兩個更高層級的典範看起：
- 命令式程式設計（imperative programming）：物件導向是命令式的一種特例。程式由一連串命令組成，例如「做這個、做那個」「把這個值指派給這個變數」「用這個變數呼叫這個函數」。開發者一步一步告訴電腦怎麼執行，電腦照著做
- 宣告式程式設計（declarative programming）：函數式是宣告式的一種特例。開發者只告訴電腦想要的輸出或結果，至於怎麼得到這個結果，交給電腦自己處理
我們平常寫 JavaScript，大多習慣命令式的寫法。但宣告式語言其實大家都碰過：
- HTML：HTML 不會說「請照這個方式套用所有樣式表」或「請照這個方式載入所有連結」，它只說「瀏覽器，這是我想看到的頁面，請給我」
- SQL：SQL 是資料庫查詢語言，也是宣告式語言的經典例子。我們不會告訴電腦怎麼執行 lookup、select 或 join，只說想拿到什麼資料，細節交給底層實作處理
上一篇提到 React 用宣告式的方式描述「我希望這個元素長這樣」，跟 HTML 的例子是同一種思維：描述想要的結果，而不是達成結果的步驟。
所以寫函數式程式時，比較不會把程式想成「先做這個、再做那個」的步驟清單，而是把整個程式想成一次把輸入轉換成輸出的過程。這種轉換怎麼運作、寫起來是什麼感覺、需要哪些工具，是後續課程的重點。
物件導向 vs. 函數式
兩者組織程式的基本單位不同：
- 物件導向：重點是把狀態包進一個個小物件裡。這裡的狀態指的是在程式執行過程中會隨時間改變的資訊或值。物件之間透過互相呼叫方法（method）來傳送與接收資訊
- 函數式：所有東西都包裝成函數這個單位
函數式程式設計真正需要的只有一種建構元素：純函數（pure function）。整門課要深入探討的，就是純函數的各種細節。
延伸閱讀：Mary Rose Cook 的文章
講師特別推薦一篇啟發了這整門課的文章：Mary Rose Cook 寫的〈An introduction to functional programming〉。文章有點年代了，由 Recurse Center 發表。Recurse Center 是一個很棒的程式設計社群，在紐約也有線上活動，講師至今仍是其中一員。
講師大約在 2015 年參加了 Recurse Center 的 programming retreat，跟 Mary Rose Cook 一起學習。講師認為 Mary Rose Cook 很擅長教函數式程式設計的基本原則，又不會被術語綁住。這篇文章雖然是用 Python 寫的，但原則基本上相同，講師就是用這些原則在 JavaScript 的世界裡學會函數式程式設計，也就是這門課接下來要介紹的內容。
文章連結可以在投影片中找到，投影片最後也附了其他延伸閱讀的連結。
複習
函數式程式設計被視為哪一種程式設計的子集？
宣告式程式設計
在函數式程式設計中，最主要的組織單位是什麼？
純函數
命令式與宣告式程式設計在下指令的方式上有什麼不同？
命令式程式設計是開發者一步一步下命令給電腦；宣告式程式設計則是開發者描述想要的輸出，由電腦決定怎麼達成
舉出兩個宣告式程式語言的例子
HTML 與 SQL
相較於物件導向，函數式程式設計怎麼處理狀態與行為？
函數式程式設計把所有東西都包裝在函數裡；物件導向則是把狀態包裝在物件裡，物件之間透過互相呼叫方法來互動
小測驗
函數式程式設計屬於哪一種程式設計典範？
宣告式程式設計函數式程式設計的基本單位是什麼？
純函數宣告式程式設計和命令式程式設計有什麼不同？
宣告式程式設計著重在描述想要的結果，而不是具體的步驟下列哪一項是宣告式程式設計的特徵？
指定想要的輸出，讓系統自己決定怎麼達成此文章是 FrontendMasters 上的 Functional JavaScript First Steps, v2 課程筆記
