Композиция функций

В математике композиция функций определяется следующим образом:

(f _° g)(x) = f (g (x))

Это значит, что композиция двух функций создаёт новую функцию, которая, когда её вызывают, скажем, с параметром x, эквивалентна вызову g с параметром x, а затем вызову f с результатом первого вызова в качестве своего параметра.

В языке Haskell композиция функций понимается точно так же. Мы создаём её при помощи оператора (.), который определён следующим образом:

(.) :: (b –> c) –> (a –> b) –> a –> c

f . g = x –> f (g x)

По декларации типа функция f должна принимать параметр того же типа, что и результат функции g. Таким образом, результирующая функция принимает параметр того же типа, что и функция g, и возвращает значение того же типа, что и функция f. Выражение negate . (* 3) возвращает функцию, которая принимает число, умножает его на три и меняет его знак на противоположный.

Одно из применений композиции функций – это создание функций «на лету» для передачи их другим функциям в качестве параметров. Конечно, мы можем использовать для этого анонимные функции, но зачастую композиция функций понятнее и лаконичнее. Допустим, что у нас есть список чисел и мы хотим сделать их отрицательными. Один из способов сделать это – получить абсолютное значение числа (модуль), а затем перевести его в отрицательное, вот так:

ghci> map (x –> negate (abs x)) [5,–3,–6,7,–3,2,–19,24]

[–5,–3,–6,–7,–3,–2,–19,–24]

Обратите внимание на анонимную функцию и на то, как она похожа на результирующую композицию функций. А вот что выйдет, если мы воспользуемся композицией:

ghci> map (negate . abs) [5,–3,–6,7,–3,2,–19,24]

[–5,–3,–6,–7,–3,–2,–19,–24]

Невероятно! Композиция функций правоассоциативна, поэтому у нас есть возможность включать в неё много функций за один раз. Выражение f (g (z x)) эквивалентно (f . g . z) x. Учитывая это, мы можем превратить

ghci> map (xs –> negate (sum (tail xs))) [[1..5],[3..6],[1..7]]

[–14,–15,–27]

ghci> map (negate . sum . tail) [[1..5],[3..6],[1..7]]

[–14,–15,–27]

Функция negate . sum . tail принимает список, применяет к нему функцию tail, суммирует результат и умножает полученное число на -1. Получаем точный эквивалент анонимной функции из предыдущего примера.