Swift中的面向铁路的编程

在本文中，我们将讨论处理函数执行的两个轨道：快乐路径和错误路径。

几乎每个编程任务都由两个用户的轨迹或路径组成。 当一切顺利时，我们称其为“幸福之路”。 但是每次发生某些事情时，尤其是在移动应用程序中。 验证错误，互联网消失，系统杀死我们的应用程序，硬件报告错误，服务器不可用等。 通常，错误路径需要付出更大的努力。 我们应该以某种方式处理所有预期的和意外的错误。 铁路定向编程（ROP）可以帮助我们完成此例程。

该术语的最初发明者是Scott Wlaschin。 他是https://fsharpforfunandprofit.com/的创建者，并且是《 Domain Modeling Made Functional》一书的作者（强烈推荐给所有人）。 在他很少使用F＃语言讨论ROP之后，许多社区开始对所有其他语言（而不仅仅是功能语言）采用这种方法。 现在，我想展示一下我们如何在Swift中做到这一点。

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让我们从问题开始。 假设我们有一项添加基本用户注册功能的任务。 用户必须提供电子邮件和密码，它们必须有效，并且系统中不应有任何重复的电子邮件。

好的，让我们为注册功能建模。

我们为输入数据和用户创建简单的结构。 CustomDebugStringConvertible协议将有助于打印输出，而UserError枚举描述了注册过程中所有预期的和意外的错误。 这非常简单明了，让我们继续。

验证之后，我们希望将用户保存到数据库或将其发布到Web服务。 再次，为简单起见，我决定使用一个模拟保存到数据库的函数。

在saveToDb（_ 🙂函数中，我们尝试创建新用户并将其放入商店，并在发现重复的情况下引发错误。

好，准备完毕。 现在让我们做第一个尝试编写寄存器功能的尝试。

首先，让我们看一下签名（UserInput）引发-> User。 我们希望接收输入并返回一个新用户。 但是我们也想以某种方式返回所有可能的错误。 一种方法是抛出错误 。 但是通常抛出错误意味着意想不到的事情刚刚发生。 我们期望电子邮件可能无效吗？ 是。 我们期望密码可能无效吗？ 是。 我们是否期望可能已经存在具有相同电子邮件的用户。 是。 那么，为什么不只将用户和预期错误之一一起返回呢？ 人们称这种类型为元组。 Swift可能支持元组。

新的签名是（UserInput）->（User ?, UserError？） 更好，但是现在我们必须对User和UserError使用Optionals 。 这是因为我们可以返回用户或错误，但不能同时返回两者。 熟悉函数式编程的人可以说：“我们在这里需要求和类型！”。 他们将是正确的。 而且我们不必发明新的东西，为此已经存在良好的抽象。 这就是结果。

简单但功能强大的Result类型。 它只有两种可能的状态：对象类型为T的 .ok （成功路径），对象类型为E的 .error （错误路径）。 很酷，现在重构我们的功能。

哦，好多了。 我们将完全返回所需的内容，而不会引发任何错误。 我们可以像这样使用此功能。

在这里，我们看到了Result用法的良好副作用。 它强制在呼叫方处理两种情况。 这意味着必须以某种方式处理所有错误。

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我们的寄存器（输入：）看起来不错，但并不完美。 有什么问题？ 它做很多事情。 它验证电子邮件，验证密码并将用户保存到数据库。 让我们轻松提取所有不同的逻辑部分以分离功能。

哦，看起来很丑，对吗？ 有什么问题？ 有人称其为if-else-nesting-hell。 那是因为我们用switch替换或保护了语句。 是的，这就是类型安全错误处理的代价。 好吧，我们实际上可以将验证函数的签名更改为（String）-> Bool并返回保护语句。 使用这种方法，我们将失去一致性。 现在让我们谈谈如何摆脱这种丑陋的嵌套。

首先，我们需要考虑到底要实现什么。 我们有顺序函数调用。 每次调用都会返回两轨结果，我们只想通过“快乐之路”走得更远，如果发生错误，则停止执行并返回错误。 理想情况下，我们想写这样的东西。

它无法编译，但我们需要功能强大且美观的东西。 这种功能组合称为“铁路定向编程”。

上面的图片说明了所需的行为。 绿色轨道-幸福的道路，红色-错误路径。 但是我们究竟如何实现这种功能组合呢？

链函数组合（或链计算）与Monad耦合。 对，现在我们正在向Monads世界迈进。 我们可以将Monad看作是某种类型的特殊容器，它可以创建链式计算。 而这种能力是通过所谓的绑定功能来完成的。 如果我们仅将该函数添加到Result类型，我们将获得Monad。

它到底是做什么的？ 如果当前Resul的大小写为.ok，则调用函数，该函数将类型T的未包装值映射到新的Result。 如果当前Result的情况是.error，我们将其通过。 这正是我们所需要的。 让我们使用单子组合来重写函数。

更好，但是在最后一个绑定闭包中我们仍然有一些难看的代码。 为了使其更具可读性，我们可以将其移至单独的功能。

完善！ 现在，我们可以清楚地知道该功能的作用：首先验证电子邮件，然后验证密码，最后将用户保存到数据库。 并且，如果其中任何一个函数返回错误，则执行将停止，并返回带有错误的结果。

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即使最新的重构功能已经足够好了，我还是想提出一些其他的技术。

在功能世界中，使用了许多奇怪的运算符。 但是其中一些可能非常方便。 例如，我们可以使用特殊运算符来构成单子函数。 它称为Kleisli合成物或Kleisli箭头。 让我们定义自定义运算符，然后看看它的外观。

现在，我们更加独特地阅读了我们的函数组成（如果人们知道“ fish”运算符的含义是）。 这等效于带有绑定的先前版本，但没有括号。

同样在F＃和许多其他功能语言中，我们还有简洁的管道前导运算符|> 。 它帮助我们编写从左到右可以像书一样阅读的代码。 让我们定义该运算符并重构我们的函数。

首先，让我们看一下运算符的定义。 管道前移运算符就像使用参数调用函数一样简单，但是我们可以用x |> f代替f（x） ，它是相同的，但是从左到右读取。 另外，我们需要为自定义运算符定义正确的优先级。 通过管道前向运算符传递参数应该在Kleisli组成之后进行，这就是为什么我们将Kleisli运算符的优先级定义为比thanPipeOperatorPrecedence高 。 现在， register（input 🙂函数是参数和三个不同函数的简单易读的组成。 甜！

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这种方法对于领域建模将非常有帮助。 它可以帮助我们严格定义函数调用的所有可能结果（包括错误）。 精巧的编写有助于我们以更少的样板编写易于阅读的代码。 但是要提防自定义运算符！ 它们像危险一样有用！ 每个定制操作员都应与所有团队成员进行讨论。

完整的要点可以在这里找到。

编码愉快！