文 / 蔡學鏞
什麼是物件導向編程（OOP）？只要你寫過幾年程式，如果你沒太混的話，一定說得出「封裝、繼承、多型」這三個術語。什麼是函數編程（Functional Programming，FP）？即使你寫了很多年的程式，應該也是答不出來，大家對它相當陌生，少有人能正確地敘述出函數編程是什麼，有什麼好處。某些人或許只能空泛地回答：「我聽說函數編程…」，但口氣卻仍不甚堅定。
函數編程長期以來沒有出現在主流的商業軟體世界，欠缺主流語言的支援，函數編程只能偏安一隅，躲在學術界。而學術界，喔！這你也是知道的，總是有辦法把簡單的東西，講解得相當精確（而抽象），讓人敬畏（而摸不著邊際）。欠缺書籍文章淺顯且正確的介紹，那就是為何函數編程會依然躲在象牙塔中的原因。
一直以來，真正讓FP無法被接受的原因可能是「執行效率」。傳統上，函數式編程語言的效率確實比命令式（imperative）編程語言來得差，這在商業系統上是不能忍受的。命令式語言讓我們用貼近馮紐曼架構（van Neumann Architecture）機器的方式寫程式，比較低階，所以效率會比較高。而函數式編程語言卻是使用較高階的數學抽象，所以效率比較低。
但是這個原因卻有了變化。過去這十多年，連Java這種龜速語言都能席捲世界，顯然我們對於「跨平台」和「反微軟」的重視已經超越「執行效率」；而在Java流行十年後的今天，我們有了新的衡量標準：「簡單」、「快速開發」比其他因素都更重要，因為現在軟體的複雜度已經到了我們無法忍受的地步了，而IT產業的競爭也比以往激烈許多。
想要「簡單」、「快速開發」，就要用比較高階的抽象，因此函數式編程比命令式編程更適合現在的開發環境。這些年來硬體的進步，讓我們對於函數編程的效率不再是大問題；甚至由於編譯技術的進步，函數式編程語言的執行速度，現在也已經不再是吳下阿蒙。
妙的是，還不只這樣，局勢似乎180度反轉成為對FP有利的局面：多CPU、多核心、超執行緒（HT）的硬體架構普及，以及分散式運算的流行，這根本就是專為滋養FP繁殖而打造的環境。我不是算命仙，不敢鐵口直斷FP會從明天或明年就開始大流行，但是我確實注意到趨勢呈現出對FP有利的局面，所以我們必須開始注意FP。
但究竟什麼是FP？留待下一期的文章繼續說明，本期文章先來一則FP的故事。
如果你修過大學一年級的「微積分」（calculus），你會發現數學是一種謎題：我們先定義好一些基本且相容（不衝突）的原理（principle），再制訂好一些用來操作這些原理的規則（rule）。規則可以彼此互相套用，產生更複雜的規則。數學家稱這種方法為『正規系統』（formal system）或者『算術』（calculus）。數學家認為，宇宙的一切現象都可以用數學來描述。
1930年代，普林斯敦（Princeton）大學的四個人（大師們登場，同學請立正站好）Alonzo Church、Alan Turing、John von Neumann、Kurt Gödel都對formal system做研究，他們對於實體世界興趣不大，他們探討的問題都是抽象的數學證明題。
他們雖然各自做研究，但他們的問題確有共同點：想要回答關於計算（computation）的問題。如果我們具有一部機器，它的運算威力無限，那麼我們能用它來解決哪些問題？這些問題能否自動解決？哪些問題不能解決？為什麼不能解決？如果兩部機器具有不同的設計，可否具有相同的運算威力？…我一直認為數學家是科學化的哲學家，這不是沒有原因的。
Alonzo Church開發出一套formal system，名為lambda calculus。這個系統本質上是一個編程語言，為一部「想像中的機器」所設計的語言。lambda calculus的函數可以接受函數當作輸入（引數）和輸出（傳出值）。這樣的函數用希臘字母λ當作識別，所以這個語言才名為lambda calculus。利用lambda calculus，Alonzo能夠回答上述的許多問題，提出最終的答案。
Alan Turing也在做類似的研究，開發出不同的系統，就是大名鼎鼎的Turing machine，他得到的結論和Alonzo Church類似。後來證實Turing machine和lambda calculus的威力一樣強大。
在資訊科學的研究領域，資金充裕的美國軍方一直都是很重要的推手之一。二次世界大戰時，IBM為了幫美國軍方解決彈道計算的問題，建立了知名的Mark I電腦。1949年EDVAC電腦誕生，這是第一部採用von Neumann架構的電腦，也是Turning Machine的真實版本。Turing machine領先lambda calculus做出實體機器。
1958年，對lambda calculus相當感興趣的MIT教授John McCarthy（畢業於普林斯敦，他是人工智慧的先驅）設計出Lisp語言，Lisp實踐了lambda calculus，讓lambda calculus可以在von Neumann電腦上執行！大家開始注意到Lisp的威力。1973年，MIT的人工智慧實驗室開發出所謂的Lisp machine硬體，等於是將lambda calculus的機器實踐出來了！
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