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6 mai, 2019

Vamos falar sobre Currying e aplicação parcial?

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Olá, pessoal!

Hoje veremos dois recursos presentes no paradigma de programação funcional que causam um pouco de confusão.

Tanto Currying quanto aplicação parcial são conceitos muito poderosos e que podem facilitar muito suas tarefas no dia a dia, mesmo em linguagens que não são totalmente funcionais.

Para exemplificar, vamos utilizar C# e F#.

Vamos lá!

Esses dois conceitos operam diretamente em funções com o objetivo de alterar o tipo delas. Espera aí, tipo das funções? Isso mesmo!

Se você ainda não conhece delegates, dê uma olhada neste artigo. Sugiro fortemente que dê uma olhada nele e depois volte aqui com essa bagagem!

Vamos entender como funciona o tipo de uma função. Para isso, usarei uma sintaxe parecida com a sintaxe utilizada em F#.

Em F# o tipo da função é definido por: parâmetro > retorno. Logo, uma função com um parâmetro do tipo int e um retorno do tipo bool pode ser descrita como: int > bool.

Quando houverem múltiplos parâmetros iremos representar aqui (diferente do F#) como: int, int, int -> bool. Com isso, criamos nossa sintaxe para definir o tipo de uma função. Ficou bem fácil, né?

Agora vamos entender como essas duas técnicas auxiliam na resolução de alguns problemas.

Como o próprio nome sugere, a programação funcional é baseada principalmente no conceito de funções.

Por definição, uma função matemática deve possuir apenas um parâmetro (domínio) e um retorno (alcance).

Então isso deveria implicar em: todas as funções escritas em um código funcional devem conter apenas um parâmetro, certo? Mas como fazer isso? Com Currying!

Entendendo Currying

O processo de currying consiste em quebrar funções de n parâmetros em n funções, onde cada função receberá apenas um parâmetro e retornará uma nova função que espera os parâmetros restantes.

Logo, uma função de soma representada por: int, int -> int teria seu tipo alterado após passar pelo processo de currying, podendo ser representada por: int -> int -> int.

Vamos realizar um passo a passo do processo de currying em uma função simples, que realiza a soma de dois valores.

Primeiro vamos definir a função como:

Func<int, int, int> soma = 
    (valor, valor2) => valor + valor2;

Podemos utilizar essa função normalmente, conforme código:

int resultado = 0;
Func<int, int, int> soma = 
    (valor, valor2) => valor + valor2;
resultado = soma(2, 3);
//resultado = 5

Ao realizar o processo de currying na função soma, o retorno será uma função do tipo Func<int, Func<int,int>>. Ou seja, será uma função que receberá um valor inteiro e retornará um nova função esperando o segundo valor inteiro.

Quando esta segunda função receber o último parâmetro, ela irá realizar o processamento proposto por soma.

Veja como podemos realizar o currying com a biblioteca Tango.

int resultado = 0;
Func<int, int, int> soma = 
    (valor, valor2) => valor + valor2;

Func<int, Func<int, int>> somaPosCurrying = Currying.Curry(soma);
resultado = somaPosCurrying(2)(3);
//resultado = 5

Veja que a forma de informar os parâmetros na função somaPosCurrying é um pouco diferente. Isso porque ele gera uma série de funções, onde cada uma espera apenas um parâmetro.

A Tango também fornece o Curry através de métodos de extensão para os delegates Func e Action, portanto, você também poderá realizar a operação descrita anteriormente da seguinte forma:

int resultado = 0;
Func<int, int, int> soma = 
    (valor, valor2) => valor + valor2;

Func<int, Func<int, int>> somaPosCurrying = soma.Curry();
resultado = somaPosCurrying(2)(3);
//resultado = 5

Esta forma soa mais intuitiva, mas esteja livre para escolher o que mais lhe agradar.

Atenção

É importante frisar que este é um artigo mais conceitual. Se você deseja entender como a função Curry funciona, acesse o código da biblioteca Tango disponível no meu GitHub.

Entendendo a Aplicação Parcial

A aplicação parcial é um pouco diferente do processo de currying, mas também envolve a questão dos tipos de uma função.

Através da aplicação parcial é possível realizar a chamada de um método sem informarmos todos os parâmetros, mas podemos passar mais de um por vez.

Como resultado dessa operação, será retornada uma nova função que espera todos os parâmetros restantes. Veja as diferenças entre currying e aplicação parcial em uma função que soma três números inteiros.

Esta teria o seguinte tipo: int, int, int -> int.

Ao realizar o currying nesta função, o resultado obtido será: int -> int -> int -> int, uma função nova para cada parâmetro.

Neste ponto, a aplicação parcial funciona completamente diferente do processo de currying. Poderíamos, inclusive, realizar diferentes aplicações parciais nesta função.

Ao informar apenas um parâmetro, o resultado obtido com aplicação parcial seria: int, int -> int. No entanto, é perfeitamente possível informar dois parâmetros. Com isso, o resultado seria: int -> int.

Similar ao processo de currying, a operação fundamental descrita pela função só é executada quando todos os parâmetros forem informados, independente da quantidade de funções intermediárias geradas.

Veja a implementação descrita, primeiro através de currying:

Func<int, int, int, int> soma = 
    (valor, valor2, valor3) => valor + valor2 + valor3;

Func<int, Func<int, Func<int, int>>> somaPosCurrying = soma.Curry();
int resultado = somaPosCurrying(2)(3)(5);
//resultado = 10

Utilizando aplicação parcial com apenas um parâmetro:

Func<int, int, int, int> soma = 
    (valor, valor2, valor3) => valor + valor2 + valor3;

Func<int, int, int> somaParcialmenteFeita = soma.PartialApply(2);
int resultado = = somaParcialmenteFeita(3,5);
//resultado = 10

Utilizando aplicação parcial com dois parâmetros:

Func<int, int, int, int> soma = 
    (valor, valor2, valor3) => valor + valor2 + valor3;

Func<int, int> somaParcialmenteFeita = soma.PartialApply(2);
int resultado = = somaParcialmenteFeita(3,5);
//resultado = 10

Atenção

O mesmo aviso vale para aplicação parcial. Se deseja entender como a função PartialApply funciona, acesse o código da biblioteca Tango disponível no meu GitHub.

Todos os métodos disponíveis para aplicação parcial e currying podem ser encontrados na Tango, e você pode utilizá-la de forma totalmente gratuita, inclusive para aplicações comerciais!

Estas funções operam em métodos de até quatro parâmetros, podendo retornar qualquer tipo – inclusive void. Tanto em formato estático, quanto como método de extensão.

Eu gosto bastante dessa biblioteca que desenvolvi, e se você gosta de programação funcional ela pode ser uma boa companheira!

Espera aí, mas e o F#?

Bom, eu tinha comentado que mostraria exemplos em F# também, certo?

Lembra que eu falei que a sintaxe para o tipo de funções de múltiplos parâmetros era diferente no F#? Isso acontece porque nessa linguagem as funções interagem com curry e aplicação parcial automaticamente.

let soma valor valor2 valor3 = 
    valor + valor2 + valor3

//tipo da soma: int -> int -> int -> int

Viram só? O tipo já vem no formato de currying!

Ele trata cada função como múltiplas funções de um parâmetro, mas as facilidades não acabam aqui. Além disso, você pode informar mais de um parâmetro normalmente, e caso não informe todos, a aplicação parcial ocorre automaticamente!

let soma valor valor2 valor3 = 
    valor + valor2 + valor3

let somaParcialmenteAplicada = soma 2

let resultado = somaParcialmenteAplicada 3 5 

//resultado = 10
//tipo da somaParcialmenteAplicada: int -> int -> int

O mesmo pode ser feito com múltiplos parâmetros, veja:

let soma valor valor2 valor3 = 
    valor + valor2 + valor3

let somaParcialmenteAplicada = soma 2 3

let resultado = somaParcialmenteAplicada 5 

//resultado = 10
//tipo da somaParcialmenteAplicada: int -> int

Neste sentido, por conta do F# ser voltado para programação funcional, ele entrega uma série de funcionalidades já embutidas na linguagem. Legal, né?

Por hoje é isso, pessoal!

O que achou do artigo? Gosta de programação funcional? Me conte nos comentários.

Até mais!