3-14.【函数式编程】在 Swift 中如何使用纯函数和副作用分离实现数据处理流水线？

1️⃣ 核心思路

目标：把数据处理逻辑设计成可组合的流水线，同时：

1. 核心处理逻辑保持纯函数
2. 副作用（打印、网络、文件写入）集中在最外层

原则：

• 纯函数 → 只处理数据，不依赖外部状态
• 副作用函数 → 接收纯函数输出，执行打印/存储/网络等

流水线 = 多个纯函数组合 → 最终执行副作用

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2️⃣ 示例场景

假设我们有一个字符串数组，需要做以下处理：

1. 去除长度 ≤ 3 的字符串
2. 转成大写
3. 统计每个字符串长度
4. 输出日志（副作用）

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3️⃣ 使用纯函数 + 副作用分离实现

步骤 1：定义纯函数

// 过滤短字符串
func filterShortStrings(_ strings: [String]) -> [String] {
    return strings.filter { $0.count > 3 }
}

// 转大写
func toUpperCase(_ strings: [String]) -> [String] {
    return strings.map { $0.uppercased() }
}

// 计算长度
func stringLengths(_ strings: [String]) -> [Int] {
    return strings.map { $0.count }
}

• 输入 → 输出完全由参数决定
• 无打印、无修改外部状态
  ✅ 都是纯函数

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步骤 2：组合流水线

func processData(_ strings: [String]) -> [Int] {
    let filtered = filterShortStrings(strings)
    let uppercased = toUpperCase(filtered)
    return stringLengths(uppercased)
}

• 可以链式调用或组合纯函数
• 流水线核心逻辑完全纯净

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步骤 3：集中副作用

func printResult(_ results: [Int]) {
    print("Processed string lengths:", results)
}

• 只在最后一步打印，副作用集中
• 核心处理逻辑不依赖打印

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步骤 4：使用

let words = ["apple", "is", "good", "for", "health"]

let lengths = processData(words) // 纯函数流水线
printResult(lengths)             // 副作用执行

// 输出：Processed string lengths: [5, 4, 6]

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4️⃣ 可进一步函数式优化

可以使用链式函数式写法（更简洁）：

let lengths = ["apple", "is", "good", "for", "health"]
    .filter { $0.count > 3 }
    .map { $0.uppercased() }
    .map { $0.count }  // 纯函数链

print("Processed string lengths:", lengths) // 副作用在这里

• 流水线逻辑完全纯函数化
• 副作用只在最后的 print

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5️⃣ 优势

优势	说明
可测试	核心函数无副作用，可单元测试
可组合	每个函数独立，可重用或组合
并发安全	纯函数天然线程安全
易维护	副作用集中管理，逻辑清晰

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✅ 总结设计模式

1. 纯函数层 → 数据转换、过滤、映射、计算
2. 副作用层 → 日志打印、文件写入、网络请求
3. 流水线执行 → 纯函数处理数据 → 副作用层执行最终输出

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