إلكونت جافاسكريبت الدوال في جافاسكريبت

يقول دونالد كنوث Donald Knuth

اقتباس

يظن الناس أنّ علوم الحاسوب فن لا يحسنه إلا العباقرة، غير أنّ الحق أبعد ما يكون عن هذا، فما هم إلا جماعة من الناس يفعلون أشياءً توضع فوق بعضها وتُبنى بترتيب، كأنها أحجار صغار في حائط كبير.

لا غنى عن الدوال في لغة جافاسكربت، إذ نستخدمها في هيكلة البرامج الكبيرة لتقليل التكرار، ولربط البرامج الفرعية بأسماء، وكذا لعزل تلك البرامج الفرعية عن بعضها، ولعل أبرز تطبيق على الدوال هو إدخال مصطلحات جديدة في اللغة. حيث يمكن إدخال أيّ مصطلح إلى لغة البرمجة من أيّ مبرمج يعمل بها، وذلك على عكس لغات البشر المنطوقة التي يصعب إدخال مصطلحات إليها، إلا بعد مراجعات واعتمادات من مجامع اللغة. وفي الواقع المشاهد، يُعَدّ إدخال المصطلحات إلى اللغة على أساس دوال، ضرورةً حتميةً لاستخدامها في البرمجة وإنشاء برامج للسوق.

فمثلًا، تحتوي اللغة الإنجليزية -وهي المكتوب بحروفها أوامر لغات البرمجة-، على نصف مليون كلمة تقريبًا، وقد لا يعلم المتحدث الأصلي لها إلا بـ 20 ألف كلمة منها فقط، وقَلَّ ما تجد لغةً من لغات البرمجة التي يصل عدد أوامرها إلى عشرين ألفًا. وعليه، ستكون المصطلحات المتوفرة فيها دقيقة المعنى للغاية، وبالتالي فهي جامدة وغير مرنة، ولهذا نحتاج إلى إدخال مصطلحات جديدة على هيئة دوال، وذلك بحسب حاجة كل مشروع أو برنامج.

تعريف الدالة

الدالة هي رابطة منتظمة، حيث تكون قيمة هذه الرابطة هي الدالة نفسها، إذ تُعرِّف الشيفرة التالية مثلًا، الثابت square لتشير إلى دالة تنتج مربع أي عدد مُعطَى:

const square = function(x) {
  return x * x;
};

console.log(square(12));
// → 144

وتُنشأ الدالة بتعبير يبدأ بكلمة function المفتاحية، كما يكون للدوال مجموعة معامِلات parameters -معامِل وحيد هو x حسب المثال السابق-، ومتن body لاحتواء التعليمات التي يجب تنفيذها عند استدعاء الدالة، كما يُغلَّف متن الدالة بقوسين معقوصين حتى ولو لم يكن فيه إلا تعليمة واحدة. كذلك يجوز للدالة أن يكون لها عدة معامِلات، أو لا يكون لها أيّ معامِل، ففي المثال التالي، لا تحتوي دالة makenoise على أيّ معاملات، بينما تحتوي power على معاملين اثنين:

const makeNoise = function() {
  console.log("Pling!");
};

makeNoise();
// → Pling!

const power = function(base, exponent) {
  let result = 1;
  for (let count = 0; count < exponent; count++) {
    result *= base;
  }
  return result;
};

console.log(power(2, 10));
// → 1024

وتنتج بعض الدوال قيمًا، مثل: دالتي power، وsquare، ولكن هذا ليس قاعدة، إذ لا تعطي بعض الدوال الأخرى قيمةً، مثل دالة makenoise، ونتيجتها الوحيدة هي أثر جانبي side effect. تحدِّد تعليمة return القيمة التي تعيدها الدالة، فحين تمر بُنية تحكُّم control -مثل التعليمات الشرطية- على تعليمة مشابهة لهذه، فستقفز مباشرةً من الدالة الحالية، وتعطي القيمة المعادة إلى الشيفرة التي استدعت الدالة. وإن لم يتبع كلمة return المفتاحية أيّ تعبير، فستعيد الدالة قيمة غير معرفة undefined، كما تعيد الدوال التي ليس فيها تعليمة return قيمة غير معرفة undefined، مثل دالة makenoise. تتصرف معامِلات الدالة على أساس الرابطات المنتظمة regular bindings، غير أنّه يحدِّد مستدعي الدالة قيمتها الأولية، وليس الشيفرة التي بداخل الدالة.

الرابطات Bindings والنطاقات Scopes

نطاق الرابطة في البرنامج هو الجزء الذي تكون الرابطة ظاهرةً فيه، حيث كل رابطة لها نطاق. وإذا عرَّفنا الرابطة خارج دالة أو كتلة شيفرات، فيكون نطاق هذه الرابطة البرنامج كاملًا، ويمكنك الإشارة إلى مثل تلك الرابطات أينما تشاء، وتسمى رابطات عامة Global Bindings؛ أما الرابطات المنشأة لمعامِلات الدالة، أو المصرح عنها داخل دالة ما، فيمكن الإشارة إليها داخل تلك الدالة فقط، وعليه تسمّى رابطات محلية Local bindings، وتُنشأ نسخ جديدة من تلك الرابطات في كل مرة تُستدعَى الدالة فيها، وذلك يوفر نوعًا من العزل بين الدوال بما أنّ كل دالة تتصرف في عالمها الخاص -بيئتها المحلية-، وييسّر فهم المراد منها دون الحاجة إلى العلم بكل ما في البيئة العامة. كما تكون الرابطات المصرح عنها باستخدام let، وconst رابطات محلية لكتلة الشيفرة التي صُرح عن تلك الرابطات فيها، فإن أنشأت أحد تلك الرابطات داخل حلقة تكرارية، فلن تتمكن الشيفرات الموجودة قبل هذه الحلقة وبعدها، من رؤية تلك الرابطة. ولم يُسمح إنشاء نطاقات جديدة لغير الدوال في إصدارات جافاسكربت قبل 2015، لذا كانت الرابطات التي أُنشِئت باستخدام كلمة var المفتاحية، مرئيةً في كل الدالة التي تظهر فيها هذه الرابطات، أو في النطاق العام إن لم تكن داخل دالة ما. كما في المثال التالي:

let x = 10;
if (true) {
  let y = 20;
  var z = 30;
  console.log(x + y + z);
  // → 60
}
// y is not visible here
console.log(x + z);
// → 40

يستطيع كل نطاق البحث في النطاق الذي يحيط به، لذا تكون x ظاهرة داخل كتلة الشيفرة في المثال السابق مع استثناء وجود عدة رابطات بالاسم نفسه، ففي تلك الحالة لا تستطيع الشيفرة إلا رؤية الأقرب لها، كما في المثال التالي، حيث تشير الشيفرة داخل دالة halve إلى n الخاصة بها وليس إلى n العامة:

const halve = function(n) {
  return n / 2;
};

let n = 10;
console.log(halve(100));
// → 50
console.log(n);
// → 10

النطاق المتشعب

نستطيع إنشاء كتل شيفرات ودوال داخل كتل ودوال أخرى ليصبح لدينا عدة مستويات من المحلية، فمثلًا، تخرج الدالة التالية المكونات المطلوبة لصنع مقدار من الحمُّص، وتحتوي على دالة أخرى داخلها، أي كما يأتي:

const hummus = function(factor) {
  const ingredient = function(amount, unit, name) {
    let ingredientAmount = amount * factor;
    if (ingredientAmount > 1) {
      unit += "s";
    }
    console.log(`${ingredientAmount} ${unit} ${name}`);
  };
  ingredient(1, "can", "chickpeas");
  ingredient(0.25, "cup", "tahini");
  ingredient(0.25, "cup", "lemon juice");
  ingredient(1, "clove", "garlic");
  ingredient(2, "tablespoon", "olive oil");
  ingredient(0.5, "teaspoon", "cumin");
};

تستطيع شيفرة الدالة ingredient أن ترى رابطة factor من الدالة الخارجية، على عكس رابطتيها المحليتين الغير مرئيتين من الدالة الخارجية، وهما: unit، وingredientAmount. ويُحدِّد مكان كتلة الشيفرة في البرنامج الرابطات التي ستكون مرئيةً داخل تلك الكتلة، حيث يستطيع النطاق المحلي رؤية جميع النطاقات المحلية التي تحتويه، كما تستطيع جميع النطاقات رؤية النطاق العام، ويُسمّى هذا المنظور لمرئية الرابطات، المراقبة المُعجَمية Lexical Scoping.

الدوال على أساس قيم

تتصرف رابطة الدالة عادةً على أساس اسم لجزء بعينه من البرنامج، وتُعرَّف هذه الرابطة مرةً واحدةً ولا تتغير بعدها، ويسهّل علينا هذا، الوقوع في الخلط بين اسم الدالة والدالة نفسها، غير أنّ الاثنين مختلفان عن بعضهما، إذ تستطيع قيمة الدالة فعل كل ما يمكن للقيم الأخرى فعله، كما تستطيع استخدامها في تعبيرات عشوائية، وتخزينها في رابطة جديدة، وتمريرها كوسيط لدالة، وهكذا. وذلك إضافةً إلى إمكانية استدعاء تلك القيمة بلا شك. وبالمثل، لا تزال الرابطة التي تحمل الدالة مجرد رابطة منتظمة regular bindung، كما يمكن تعيين قيمة جديدة لها إذا لم تكن ثابتة constant، كما في المثال الآتي:

let launchMissiles = function() {
  missileSystem.launch("now");
};
if (safeMode) {
  launchMissiles = function() {/* لا تفعل شيئًا */};
}

وسنناقش في المقال الخامس بعض الأمور الشيقة التي يمكن فعلها بتمرير قيم الدالة إلى دوال أخرى.

مفهوم التصريح

توجد طريقة أقصر لإنشاء رابطة للدالة، حيث تُستخدم كلمة function المفتاحية في بداية التعليمة، أي كما يلي:

function square(x) {
  return x * x;
}

ويسمى هذا بتصريح الدالة function declaration، فتعرِّف التعليمة الرابطة "square" وتوجهها إلى الدالة المعطاة، وذلك أسهل قليلًا في الكتابة، ولا يتطلب فاصلة منقوطة بعد الدالة، لكن قد يكون هذا الأسلوب من التصريح عن الدوال خدّاعًا:

console.log("يقول لنا المستقبل", future());

function future() {
  return "لن تكون هناك سيارات تطير";
}

وعلى الرغم من أن الدالة معرَّفة أسفل الشيفرة التي تستخدمها، إلا أنها صالحة وتعمل بكفاءة، وذلك لأن تصريح الدوال ليس جزءًا من مخطط السير العادي من الأعلى إلى الأسفل، بل يتحرك إلى قمة نطاقه، ويكون متاحًا للاستخدام من قِبَل جميع الشيفرات الموجودة في ذلك النطاق، ويفيدنا هذا أمر أحيانًا لأنه يوفر حرية ترتيب الشيفرة ترتيبًا منطقيًا ومفيدًا، دون القلق بشأن الحاجة إلى تعريف كل الدوال قبل استخدامها.

الدوال السهمية Arrow Functions

لدينا مفهوم ثالث للتصريح عن الدوال، وقد يبدو مختلفًا عن البقية، حيث يستخدِم سهمًا مكتوبًا في صورة إشارة التساوي ومحرف "أكبر من"، أي على الصورة (‎=>‎)، لهذا انتبه من الخلط بينها وبين محرف "أكبر من أو يساوي"، الذي يُكتب على الصورة (‎>=‎)، ويوضح المثال التالي هذا المفهوم:

const power = (base, exponent) => {
  let result = 1;
  for (let count = 0; count < exponent; count++) {
    result *= base;
  }
  return result;
};

يأتي السهم بعد قائمة المعامِلات ويُتبع بمتن الدالة، ويكون على صورة: "هذا الدخل (المعامِلات) يُنتِج هذا الخرج (المتن)"، وحين يكون لدينا اسم معامِل واحد، فيمكنك إهمال الأقواس المحيطة بقائمة المعامِلات، وإن كان المتن تعبيرًا واحدًا بدلًا من كتلة بين قوسين، فستعيد الدالة ذلك التعبير، وعليه ينفذ التعريفين التاليين لـ square، الشيء نفسه:

const square1 = (x) => { return x * x; };
const square2 = x => x * x;

وعندما تكون الدالة السهمية بدون معامِلات على الإطلاق، فستكون قائمة معامِلاتها مجرد قوسين فارغين، أي كما في المثال التالي:

const horn = () => {
  console.log("Toot");
};

ليس ثمة سبب لوجود الدوال السهمية وتعبيرات function معًا في اللغة، إذ يملكان الوظيفة نفسها بصرف النظر عن التفاصيل الصغيرة، وسنتحدث عن ذلك في المقال السادس، كما لم تُضَف الدوال السهمية إلا في عام 2015، وذلك من أجل السماح بكتابة تعبيرات دوال صغيرة بأسلوب قليل الصياغة، حيث سنستخدمها كثيرًا في المقال الخامس.

مكدس الاستدعاء The call stack

قد تبدو طريقة تدفُق التحكم خلال الدوال متداخلة قليلا، انظر المثال التالي للتوضيح، حيث ينفذ بعض الاستدعاءات من الدوال المعطاة:

function greet(who) {
  console.log("Hello " + who);
}
greet("Harry");
console.log("Bye");

وعند تشغيل البرنامج السابق فإن مخطط سيره يكون كالتالي:

عند استدعاء greet، يقفز التحكم إلى بداية تلك الدالة (السطر الثاني في الشيفرة)، وتستدَعي بدورها console.log التي ينتقل التحكم إليها لتُنفّذ مهمتها، ثم تعود إلى المكان الذي استدعاها، وهو السطر الرابع. ثم يستدعي السطر الذي يليه، أي console.log مرةً أخرى، ويصل البرنامج إلى نهايته بعد إعادة ذلك. وإذا أردنا تمثيل مخطط تدفق التحكم لفظيًا، فسيكون كالتالي:

خارج الدالة
   في greet
        في console.log
   في greet
خارج الدالة
   في console.log
خارج الدالة

ونظرًا لوجوب قفز الدالة إلى المكان الذي استدعاها، فلابد للحاسوب من تذكُّر السياق الذي حدث منه الاستدعاء، ففي إحدى الحالات أعلاه، كان على console.log العودة إلى دالة greet عند انتهاء تنفيذها، بينما تعود إلى نهاية البرنامج في الحالة الأخرى. يسمى المكان الذي يخزن فيه الحاسوب هذا السياق، بمكدس الاستدعاء call stack، ويُخزَّن السياق الحالي في قمة ذلك المكدس في كل مرة تُستدعى دالة، كما تزيل السياق الأعلى من المكدس، وتستخدمه لمتابعة التنفيذ عندما تعود الدالة.، حيث يحتاج هذا المكدس إلى مساحة في ذاكرة الحاسوب، وبما أنّ تلك المساحة محدودة، فقد يعطيك الحاسوب رسالة فشل، مثل: عدم وجود ذاكرة كافية في المكدس "out of stack space"، أو تكرارات تفوق الحد المسموح به "too much recursion". حيث لدينا المثال الآتي:

function chicken() {
  return egg();
}
function egg() {
  return chicken();
}
console.log(chicken() + " came first.");
// → ??

إذ توضح الشيفرة السابقة هذا الأمر بسؤال الحاسوب أسئلة صعبة، تجعله يتنقّل بين الدالتين ذهابًا وإيابًا إلى ما لا نهاية، وفي حالة المكدس اللانهائي هذه، فستنفذ ذاكرة الحاسوب المتاحة، أو ستطيح بالمكدس blow the stack.

الوسائط الاختيارية Optional arguments

انظر الشيفرة التالية:

function square(x) { return x * x; }
console.log(square(4, true, "hedgehog"));
// → 16

تسمح لغة جافاسكربت بتنفيذ الشيفرة السابقة دون أدنى مشكلة، ورغم أننا عرَّفنا فيها square بمعامِل واحد فقط، ثم استدعيناها بثلاثة معامِلات، فقد تجاهلت الوسائط الزائدة، وحسبت مربع الوسيط الأول فقط. وتستنتج من هذا أن جافاسكربت لديها سعة -إن صح التعبير- في شأن الوسائط التي تمررها إلى الدالة، فإن مررت وسائط أكثر من اللازم، فستُتجاهل الزيادة، أما إن مرّرت وسائط أقل من المطلوب، فتُسنَد المعامِلات المفقودة إلى القيمة undefined. وسيّئة ذلك أنك قد تُمرِّر عدد خاطئ من الوسائط، ولن تعرف بذلك، ولن يخبرك أحد ولا حتى جافاسكربت نفسها، أما حسنته فيمكن استخدام هذا السلوك للسماح لدالة أن تُستدعى مع عدد مختلف من الوسائط. انظر المثال التالي حيث تحاول دالة minus محاكاة معامِل - من خلال وسيط واحد أو وسيطين:

function minus(a, b) {
  if (b === undefined) return -a;
  else return a - b;
}

console.log(minus(10));
// → -10
console.log(minus(10, 5));
// → 5

وإذا كتبنا عامل = بعد معامِل ما، ثم أتبعنا ذلك بتعبير، فستحل قيمة التعبير محل الوسيط إذا لم يكن معطى مسبقًا، إذ تجعل دالة الأس power مثلًا، وسيطها الثاني اختياريًا، فإن لم تعطها أنت ذلك الوسيط أو تمرر قيمة undefined، فسيتغير تلقائيًا إلى 2، وستتصرف الدالة مثل دالة التربيع square بالضبط، كما يأتي:

function power(base, exponent = 2) {
  let result = 1;
  for (let count = 0; count < exponent; count++) {
    result *= base;
  }
  return result;
}

console.log(power(4));
// → 16
console.log(power(2, 6));
// → 64

سننظر في المقال التالي إلى طريقة يحصل بها متن الدالة على جميع الوسائط الممررة، ويفيدنا هذا في السماح للدالة بقبول أي عدد من الوسائط، كما في console.log، إذ تُخرج كل القيم المعطاة إليها، أي:

console.log("C", "O", 2);
// → C O 2

التغليف Closure

إذا قلنا أننا نستطيع معاملة الدوال مثل قيم، وأنه يعاد إنشاء الرابطات المحلية في كل مرة تُستدعى فيها الدالة، فإننا نتساءل هنا عما يحدث لتلك الرابطات حين يصير الاستدعاء الذي أنشأها غير نشط؟

توضح الشيفرة التالية مثالًا على هذا، فهي تعرِّف دالة wrapValue، والتي تنشئ رابطةً محليةً، ثم تعيد دالةً تصل إلى تلك الرابطة وتعيدها. انظر:

function wrapValue(n) {
  let local = n;
  return () => local;
}

let wrap1 = wrapValue(1);
let wrap2 = wrapValue(2);
console.log(wrap1());
// → 1
console.log(wrap2());
// → 2

يُعَدّ هذا الأسلوب جائزًا ومسموحًا به في جافاسكربت، ولا يزال بإمكانك الوصول إلى كلا النسختين، حيث يوضح ذلك المثال حقيقة أنّ الرابطات المحلية تُنشَأ من جديد في كل استدعاء، وأنّ الاستدعاءات المختلفة لا تدمر رابطات بعضها البعض. وتسمّى تلك الخاصية بالمغلِّف closure، أي خاصية القدرة على الإشارة إلى نسخة بعينها من رابطة محلية في نطاق محيط enclosing scope، وتسمى الدالة التي تشير إلى رابطات من نطاقات محلية حولها، بالمغلف closure. يحررك هذا السلوك من القلق بشأن دورة حياة تلك الرابطات، ويتيح لك استخدام قيم الدوال بطرق جديدة، فيمكِّننا تغيير بسيط، من قلب المثال السابق إلى طريقة لإنشاء دوال تضاعِف بقيمة عشوائية، أي كما يلي:

function multiplier(factor) {
  return number => number * factor;
}

let twice = multiplier(2);
console.log(twice(5));
// → 10

وبما أنّ المعامِل نفسه يُعَدّ رابطةً محليةً، فلم نعد بحاجة إلى الرابطة الصريحة local من دالة wrapValue السابقة. ويحتاج التفكير في برامج مثل هذا إلى بعض التمرس، والنموذج الذهني المعين على هذا هو التفكير في قيم الدالة على أنها تحتوي شيفرة المتن وبيئتها التي أُنشئَت فيها، وحين تُستدعى الدالة، يرى متن الدالة البيئة التي أنشئت فيها وليس البيئة التي استدعيَت فيها. وفي المثال السابق، تُستدعى الدالة multiplier، وتُنشئ بيئة يكون فيها المعامل factor مقيدًا بـ 2، وتتذكر قيمة الدالة التي تعيدها، وتكون مخزنة في twice، هذه البيئة، لذا حين تُستدعى فستضاعف وسيطها بمقدار 2.

التعاود Recursion

تستطيع الدالة استدعاء نفسها طالما أنها لا تكثر من ذلك إلى الحد الذي يطفح المكدس، وتسمى هذه الدالة المستدعية نفسها باسم العودية recursive، حيث يسمح التعاود لبعض الدوال بأن تُكتب في صور مختلفة كما في المثال التالي، إذ نرى استخدامًا مختلفًا لدالة الأس power:

function power(base, exponent) {
  if (exponent == 0) {
    return 1;
  } else {
    return base * power(base, exponent - 1);
  }
}

console.log(power(2, 3));
// → 8

وهذا قريب من الطريقة التي يُعرَّف بها الأس عند الرياضيين، ويصف الفكرة أفضل من الصورة التكرارية looping، إذ تستدعي الدالة نفسها عدة مرات مع أسس مختلفة، لتحقيق عمليات الضرب المتكررة. ولكن ثمة مشكلة في هذا النموذج، إذ هو أبطأ بثلاث مرات من الصورة التكرارية في تطبيقات جافاسكربت، فالمرور على حلقة تكرارية أيسر، وأقل تكلفةً من استدعاء دالة عدة مرات. وهذه المسألة، أي مسألة السرعة مقابل الأناقة، لَمعضلة فريدة بين ما يناسب الإنسان وما يناسب الآلة، فلا شك أننا نستطيع زيادة سرعة البرنامج إذا زدنا حجمه وتعقيده، وإنما يقع على المبرمج تقدير كل موقف ليوازن بين هذا وذاك.

وإذا عدنا إلى حالة دالة الأس السابقة power، فأسلوب التكرار looping وهو المنظور غير الأنيق هنا، هو أبسط وأيسر في القراءة، وليس من المنطق استبدال النسخة التعاودية recursive به وإحلالها محله، لكن اعلم أنّ اختيار الأسهل، والأرخص، والأقل تكلفةً في المال والموارد الأخرى، ليس القاعدة في البرمجة، ولا يجب أن يكون كذلك، فقد يُعرض لنا موقف نتخلى فيه عن هذه الكفاءة من السهولة والسرعة في سبيل جعل البرنامج بسيطًا وواضحًا، وقد يكون فرط التفكير في الكفاءة مشتتًا لك عن المطلوب من البرنامج في الأصل، فهذا عامل آخر يعطل تصميمه، وبحسب المرء تعقيد البرنامج ومطلوب العميل منه، فلا داعي لإضافة عناصر جديدة تزيد القلق إلى حد العجز عن التنفيذ وإتمام العمل. لهذا أنصحك بمباشرة أول كتابتك للبرنامج بكتابة شيفرة صحيحة عاملة وسهلة الفهم، وهذا رأيي في ما يجب عليك وضعه كهدف نصب عينيك، وإن أردت تسريع البرنامج فتستطيع ذلك لاحقًا بقياس أدائه ثم تحسين سرعته إن دعت الحاجة، وإن كان القلق بشأن بطء البرنامج غالبًا ليس في محله بما أن أغلب الشيفرات لا تُنفَّذ بالقدر الذي يجعلها تأخذ وقتًا ملحوظًا. فقد تجد أحيانًا مشكلات يكون حلها أسهل باستخدام التعاود عوضًا عن التكرار، وهي المشاكل التي تتطلب استكشاف عدة فروع أو معالجتها، إذ قد تحتوي تلك الفروع بدورها على فروع أخرى، وهكذا تجد أنّ التكرار قد يكون أقل كفاءةً من التعاود أحيانًا!

يمكنك النظر إلى الأحجية التالية كمثال على هذا، فإذا بدأنا من العدد 1 وأضفنا 5 أو ضربنا في 3 باستمرار ، فسينتج لدينا مجموعة لا نهائية من الأعداد. كيف تكتب دالةً نعطيها عددًا فتحاول إيجاد تسلسل عمليات الجمع والضرب التي تنتج هذا العدد؟

إرشاد: يمكن التوصل إلى العدد 13 بضرب 1 في 3، ثم إضافة 5 مرتين، في حين أننا لن نستطيع الوصول إلى العدد 15 مطلقًا.

انظر الحل الآن بأسلوب التعاود:

function findSolution(target) {
  function find(current, history) {
    if (current == target) {
      return history;
    } else if (current > target) {
      return null;
    } else {
      return find(current + 5, `(${history} + 5)`) ||
             find(current * 3, `(${history} * 3)`);
    }
  }
  return find(1, "1");
}

console.log(findSolution(24));
// → (((1 * 3) + 5) * 3)

لاحظ أنّ هذا البرنامج لا يزعج نفسه بالبحث عن أقصر تسلسل من العمليات، بل أي تسلسل يحقق المراد وحسب، ولأن هذا البرنامج مثال رائع على أسلوب التفكير التعاودي، فسأعيد شرحه مفصلًا إن لم تستوعب منطقه بمجرد النظر.

تنفذ دالة find الداخلية التعاود الحقيقي، فتأخذ وسيطين: العدد الحالي، وسلسلة نصية string لتسجل كيف وصلنا إلى هذا العدد، فإن وجدت حلًا، فستعيد سلسلةً نصيةً توضح كيفية الوصول إلى الهدف؛ أما إن لم تجد حلا بالبدء من هذا العدد، فستعيد null.

ولتحقيق ذلك، تنفِّذ الدالة أحد ثلاثة إجراءات:

• يُعاد العدد الحالي إن كان هو العدد الهدف، حيث يُعَد السجل الحالي طريقة للوصول إليه.
• تُعاد null إن كان العدد الحالي أكبر من الهدف، فليس من المنطق أن نبحث في هذا الفرع، حيث ستجعل عملية الإضافة أو الضرب، العدد أكبر مما هو عليه.
• تُعاد النتيجة إن كنا لا نزال أقل من العدد الهدف، فتحاول الدالة كلا الطريقتين اللتين تبدءان من العدد الحالي باستدعاء نفسها مرتين، واحدة للإضافة وأخرى للضرب، وتُعاد نتيجة الاستدعاء الأول إن كان أي شيء غير null، وإلا فيُعاد الاستدعاء الثاني بغض النظر عن إخراجها لسلسلة نصية أم null.

ولفهم كيفية إخراج هذه الدالة للأثر الذي نريده، دعنا ننظر في الاستدعاءات التي تُجرى على دالة find، عند البحث عن حل للعدد 13:

find(1, "1")
  find(6, "(1 + 5)")
    find(11, "((1 + 5) + 5)")
      find(16, "(((1 + 5) + 5) + 5)")
        too big
      find(33, "(((1 + 5) + 5) * 3)")
        too big
    find(18, "((1 + 5) * 3)")
      too big
  find(3, "(1 * 3)")
    find(8, "((1 * 3) + 5)")
      find(13, "(((1 * 3) + 5) + 5)")
        found!

لاحظ أنّ الإزاحة في المثال السابق توضح عمق مكدس الاستدعاء. حيث تستدعي find في أول استدعاء لها باستدعاء نفسها للبحث عن حل يبدأ بـ (1+5)، وسيتعاود هذا الاستدعاء للبحث في كل حل ينتج عددًا أقل أو يساوي العدد الهدف. وتعيد null إلى الاستدعاء الأول بما أنها لن تجد ما يطابق الهدف، وهنا يتدخل عامل || ليتسبب في الاستدعاء الذي يبحث في (1*3)، ويكون هذا البحث هو أول استدعاء تعاودي داخل استدعاء تعاودي آخَر يصيب العدد الهدف. ويعيد آخر استدعاء فرعي سلسلة نصية، وتُمرر هذه السلسلة من قبل عامليْ || في الاستدعاء البيني intermediate call، مما يعيد لنا الحل في النهاية.

الدوال النامية Growing Functions

لدينا في البرمجة طريقتين لإدخال الدوال في البرامج، أولاهما أن تجد نفسك تكرر كتابة شيفرة بعينها عدة مرات، وهو أمر لا شك أنك لا تريد فعله، فيزيد وجود شيفرات كثيرة من احتمال ورود أخطاء أكثر في البرنامج، ومن الإرهاق المصاحب في البحث عنها، ووقتًا أطول في قراءة الشيفرة منك ومن غيرك ممن يحاول فهم برنامجك لتعديله أو للبناء عليه، لذا عليك أخذ تلك الشيفرة المتكررة وتسميها باسم يليق بها ويعجبك، ثم تضعها في دالة.

أما الطريقة الثانية فهي حين تحتاج إلى بعض الوظائف التي لم تكتبها بعد، ويبدو أنها تستحق دالة خاصة بها، فتبدأ بتسمية هذه الدالة، ثم تشرع في كتابة متنها، وقد تبدأ في كتابة التعليمات البرمجية التي تستخدم الدالة قبل تعريف الدالةَ نفسها. واعلم أنّ مقياس وضوح المفهوم الذي تريد وضعه في هذه الدالة، هو مدى سهولة العثور على اسم مناسب للدالة! فكلما كان هدف الدالة واضحًا ومحددًا، سهل عليك تسميتها. ولنقل أنك تريد كتابة برنامج لطباعة عددين: عدد الأبقار، وعدد الدجاج في مزرعة، مع إتباع العدد بكلمة بقرة، وكلمة دجاجة بعده، ووضع أصفار قبل كلا العددين بحيث يكون طولهما دائمًا ثلاثة خانات، فهذا يتطلب دالةً من وسيطين، وهما: عدد الأبقار، وعدد الدجاج.

007 Cows
011 Chickens

وهذا يتطلب دالة من وسيطين، هما: عدد الأبقار، وعدد الدجاج.

function printFarmInventory(cows, chickens) {
  let cowString = String(cows);
  while (cowString.length < 3) {
    cowString = "0" + cowString;
  }
  console.log(`${cowString} Cows`);
  let chickenString = String(chickens);
  while (chickenString.length < 3) {
    chickenString = "0" + chickenString;
  }
  console.log(`${chickenString} Chickens`);
}
printFarmInventory(7, 11);

إذا كتبنا length. بعد تعبير نصي، فسنحصل على طول هذا التعبير، أو هذه السلسلة النصية، وعليه ستضيف حلقات while التكرارية أصفارًا قبل سلاسل الأعداد النصية، لتكون ثلاثة محارف على الأقل. وهكذا، فقد تمت مهمتنا! ولكن لنفرض أنّ صاحبة المزرعة قد اتصلت بنا قبيل إرسال البرنامج إليها، وأخبرتنا بإضافة اسطبل إلى مزرعتها، حيث استجلبت خيولًا، وطلبت إمكانية طباعة البرنامج لبيانات الخيول أيضًا. هنا تكون الإجابة أننا نستطيع، لكن خطر لنا خاطر بينما نحن نوشك على نسخ هذه الأسطر الأربعة، ونلصقها مرةً أخرى، إذ لا بد من وجود طريقة أفضل، أي كما يأتي:

function printZeroPaddedWithLabel(number, label) {
  let numberString = String(number);
  while (numberString.length < 3) {
    numberString = "0" + numberString;
  }
  console.log(`${numberString} ${label}`);
}

function printFarmInventory(cows, chickens, horses) {
  printZeroPaddedWithLabel(cows, "Cows");
  printZeroPaddedWithLabel(chickens, "Chickens");
  printZeroPaddedWithLabel(horses, "Horses");
}

printFarmInventory(7, 11, 3);

وهنا نجحت الشيفرة، غير أنّ اسم printZeroPaddedWithLabel محرج نوعًا ما، إذ يجمع في وظيفة واحدة، بين كل من: الطباعة، وإضافة الأصفار، وإضافة العنوان label، لذا بدلًا من إلغاء الجزء المكرر من البرنامج. دعنا نختر مفهومًا واحدًا فقط:

function zeroPad(number, width) {
  let string = String(number);
  while (string.length < width) {
    string = "0" + string;
  }
  return string;
}

function printFarmInventory(cows, chickens, horses) {
  console.log(`${zeroPad(cows, 3)} Cows`);
  console.log(`${zeroPad(chickens, 3)} Chickens`);
  console.log(`${zeroPad(horses, 3)} Horses`);
}

printFarmInventory(7, 16, 3);

حيث تسهل الدالة ذات الاسم الجميل والواضح مثل zeroPad، على الشخص الذي يقرأ الشيفرة معرفة ما تفعله، وهي مفيدة في مواقف أكثر من هذا البرنامج خاصة، إذ تستطيع استخدامها لطباعة جداول منسقة من الأعداد.

لكن إلى أي حد يجب أن تكون الدالة التي تكتبها ذكية، بل إلى أي حد يجب أن تكون متعددة الاستخدامات؟ اعلم أنك تستطيع عمليًا كتابة أي شيء بدءًا من دالة بسيطة للغاية، حيث تحشو عددًا ليكون بطول ثلاثة محارف، إلى نظام تنسيق الأعداد المعمم والمعقد، والذي يتعامل مع الأعداد الكسرية، والأعداد السالبة، ومحاذاة الفواصل العشرية، والحشو بمحارف مختلفة، وغير ذلك.

والقاعدة هنا، هي ألا تجعل الدالة تزيد في وظيفتها عن الحاجة، إلا إذا تأكدت يقينًا من حاجتك إلى تلك الوظيفة الزائدة، فقد يكون من المغري كتابة "أُطر عمل" frameworks عامة لكل جزء من الوظائف التي تصادفها، لكنا نهيب بك ألا تستجيب لهذه الرغبة، إذ لن تنجز أيّ عمل حقيقي لأيّ عميل ولا لنفسك حتى، وإنما ستكتب شيفرات لن تستخدمها أبدًا.

الدوال والآثار الجانبية

يمكن تقسيم الدوال إلى تلك التي تُستدعَى لآثارها الجانبية side effects، وتلك التي تُستدعَى لقيمتها المعادة -رغم أنه قد يكون للدالة آثار جانبية، وقيم معادة في الوقت نفسه-، فالدالة الأولى هي دالة مساعدة في مثال المزرعة السابق، حيث تُستدعَى printZeroPaddedWithLabel لأثرها الجانبي، فتطبع سطرًا؛ أما النسخة الثانية zeroPad، فتُستدعى لقيمتها المعادة. ولا شك أنّ الحالة الثانية مفيدة أكثر من الأولى، فتكون الدوال التي تنشئ قيمًا، أسهل في إدخالها وتشكيلها في صور جديدة عن تلك التي تنتج آثارًا جانبية مباشرة.

ولدينا من ناحية أخرى، دالةً تسمى بالدالة النقية pure function، وهي نوع خاص من الدوال المنتجة للقيم، حيث لا تحتوي على آثار جانبية، كما لا تعتمد على الآثار الجانبية من شيفرة أخرى، فمثلًا، لا تقرأ هذه الدوال الرابطات العامة global bindings التي قد تتغير قيمتها. ولهذا النوع من الدوال خاصية فريدة، إذ تنتج القيمة نفسها إن استُدعيَت بالوسائط نفسها، ولا تفعل أي شيء آخر، وإضافةً إلى ما سبق، ولا يتغير معنى الشيفرة إن أزلنا استدعاء الدالة ووضعنا مكانه القيمة التي ستعيدها. وإن حدث وشككت في عمل دالة نقية، فيمكنك اختبارها ببساطة عن طريق استدعائها، واعلم أنها إذا عملت في هذا السياق، فستعمل في أي سياق آخر، إذ تحتاج الدوال غير النقية إلى دعامات أخرى لاختبارها.

لكن مع هذا، فلا داعي للاستياء عند كتابة دوال غير نقية، أو تنفيذ عمليات تطهير لحذفها من شيفراتك، فقد تكون الآثار الجانبية مفيدة، وهذا يحدث في الغالب من حالات البرمجة. فمثلًا، لا توجد طريقة لكتابة نسخة نقية من console.log، ونحن نحتاج هذه الدالة أيما احتياج، كما سترى أثناء تمرسك في جافاسكربت لاحقًا، كذلك تسهل الآثار الجانبية من التعبير عن بعض العمليات بطريقة فعالة، لذا قد تكون الحاجة للسرعة سببًا لتجنب هذا النقاء في الدوال.

خاتمة

اطلعنا في هذا المقال على كيفية كتابة الدوال البرمجية التي تحتاجها عند تنفيذ مهمة، أو وظيفة متكررة في برامجك، وذلك باستخدام كلمة function المفتاحية التي تستطيع إنشاء قيمة دالة إذا استُخدمت على أساس تعبير؛ أما إذا استُخدمت على أساس تعليمة، فتكون للإعلان عن رابطة binding، وإعطائها دالة تكون قيمةً لها؛ كما نستطيع إنشاء الدوال أيضًا باستخدام الدوال السهمية.

يُعَدّ أحد الجوانب الرئيسية في فهم الدوال هو فهم النطاقات، حيث تنشئ كل كتلة نطاقًا جديدًا، وتكون المعامِلات والرابطات المصرَّح عنها في نطاق معين محلية وغير مرئية من الخارج. كما تتصرف الرابطات المصرَّح عنها بـ var تصرفًا مختلفًا، حيث ينتهي بهم الأمر في أقرب نطاق دالي أو في النطاق العام.

واعلم أنّ فصل المهام التي ينفذها برنامجك إلى دوال مختلفة يفيدك في انتفاء الحاجة إلى التكرار الزائد عن الحد، وسترى أنّ الدوال مفيدة في تنظيم البرنامج، إذ تجمع تجميع الشيفرة في أجزاء تنفذ أشياءً محددة.

ترجمة -بتصرف- للفصل الثالث من كتاب Elequent Javascript لصاحبه Marijn Haverbeke.