编程随想

春节前有 网友留言 ，提醒Python系列好久没更新了（不知不觉又过了一年多）。俺回复留言说：春节假期补上后一篇。昨天听到鞭炮声才发觉元宵已经到了，赶忙写出本文。 　　 前一个帖子 介绍了Python作为”面向对象编程”（以下简称OOP）语言的特点，今天来聊一聊Python作为”函数式编程”（以下简称FP）语言的特点。考虑到本系列面向的是Python的门外汉或刚入门的新手，故本文仅介绍若干浅显的FP特性。 ★什么是函数式编程 　　说实话，”函数式编程语言”是一个很大的话题。由于篇幅有限，本文不可能对这个话题做全面介绍。俺干脆偷一下懒，只简单说说。 　　从字面上看，所谓的函数式编程，就是以”函数”为中心的”编程范式”。估计有同学又会问了，啥是”编程范式”捏？哎呦，这又是一个很大的话题。通俗来讲，”编程范式”就是指编程的套路。比方说大家很熟悉的OOP，就是一种”编程范式”。FP跟OOP一样，都是一种编程的套路。做个简单类比：OOP以”对象/类”作为程序设计的核心，而FP以”函数”作为程序设计的核心。 ★FP的特点 　　既然说到FP，自然要稍微说一下FP的特色。 ◇函数很牛X 　　刚才说了，FP是以函数为中心。既然如此，在支持FP的语言中，函数的功能自然十分牛X。通俗地说，OOP语言中，类/对象能干的事情，FP语言中的函数也能干。下面做一些对比，以加深大伙儿的印象。 OOP中，对象可以互相赋值；FP中，函数可以互相赋值。 OOP中，对象可以作为函数的参数/返回值，FP中，函数可以作为函数的参数/返回值。 某些OOP中，类可以嵌套定义；FP中，函数可以嵌套定义。 某些OOP中，可以有匿名类；FP中，可以有匿名函数。 ◇避免副作用 　　在FP中，特别强调函数不要有”副作用”（洋文叫” side effect” ）。没有副作用的函数，又称之为纯函数（pure function）。其输出完全依赖于输入。换句话说，只要输入一样，输出就一样。 　　要成为纯函数，函数内部不能读写函数外部变量、不能有设备I/O（比如读写文件）…… 　　无副作用是FP的重要特性。FP的很多优点来自于此特性。 ◇避免控制流 　　在FP中，尽量避免用控制流语句（循环语句、判断语句）。对于控制流语句，FP有另外的替代方式。比如：常用递归或高阶函数来替代循环。如此一来，FP的代码会显得更简洁，更可读。 ◇多态 　　大部分支持FP的语言，也都支持多态。函数参数支持多态化，便可实现非常灵活的功能。 　　说了这么多，不知道大伙儿明白了没？还是没整明白的同学，请看 维基百科的英文词条 （中文词条太简单，看不明白滴）。 　　洋文实在看不下去吗？那不妨看看IT大牛Joel写的《 你的编程语言能这样做吗？ 》（中文版在” 这里 “）。此文以JavaScript来阐述FP的妙处。 ★FP的优点 　　再稍微说一下FP的好处，以强化大伙儿学习的动力。 ◇模块化 　　在FP的思想中，函数最好是”纯”的，而且最好只完成”单一”的任务。在这种指导思想下，函数的模块化程度自然就高。 ◇可复用性 　　模块化程度高，直接的好处就是可复用性好。 ◇可读性 　　刚才说了，FP的思想强调函数又纯又小。这样的函数，代码的可读性自然好，修改起来也方便。 ◇易于调试 　　前面提到了纯函数。如果你的程序中大部分函数都是纯函数，则调试Bug会容易很多。像OOP中，类的多个成员函数都可以修改类的成员变量，有时候会导致调试极其困难。而纯函数没有此问题。 　　另外，多线程是调试的一大噩梦。当年俺还专门写过帖子，介绍C++多线程的注意事项（在” 这里 “）。而纯函数由于没有副作用，不必担心各种”互斥”、”死锁”等问题。 ◇易于测试 　　除了易于调试，纯函数的输出仅仅依赖于输入，这一特点注定了它很容易进行单元测试。 ◇适合并行 　　在FP中，由于纯函数无副作用，很适合编写并行处理的代码。最典型并且在工业界获得巨大成功的例子就是Erlang。 ◇其它 　　当然啦，FP的好处远不止上述这些（比如还有：利于形式化证明）。限于篇幅，俺就不展开了。 ★Python的函数语法 　　Python中，常见的函数定义和函数调用，想必各位都晓得了。下面说几种不太常见的，且跟FP有关的语法。 ◇函数赋值 　　Python可以把函数直接赋值给一个变量。举例如下： def square(n) :  # 这是一个计算平方的小函数，后面会反复用它举例   return n ** 2 f = square  # 此处赋值给变量f f(10)  # 此处返回100。注意：对该变量使用小括号，等同于调用函数 ◇匿名定义 　　Python可以用lambda关键字定义 单行 的匿名函数。套用刚才的例子 square = lambda x : x**2  # 定义一个单参数的匿名函数，并把该函数赋值给变量 square(10)  # 此处返回 100 ◇嵌套定义 　　Python支持函数的嵌套定义（请看如下例子）。这种语法，在”闭包”中经常出现（后面会具体介绍闭包）。 def outer() :  # 外层函数   s = “hello”   def inner() :  # 内层函数     print(s)  # 此处引用的是外层作用域的变量   inner()  # 输出 hello   n = “world”   inner()  # 输出 world ★和FP相关的内置函数 　　在接下去聊之前，有必要先介绍几个FP相关的内置函数。 ◇map(func, iter) 为了省事，俺只介绍2参数的map（正宗的map支持N参数）。 参数func是个函数，参数iter是个迭代器（也可以理解为集合） map()会把iter的每个元素传给func，并把每次调用的结果保存到一个list中，然后返回此list。 举例： 挨个计算整数list的平方 map(square, [1, 2, 3])  # 返回 [1, 4, 9] ◇filter(func, iter) 参数含义同map filter()会把iter的每个元素传给func，如果func返回结果为True，就把元素保存在一个list中，最后返回此list。 举例： 要过滤出所有奇数 def odd(n) :   return (n%2) == 1 filter(odd, [1, 2, 3])  # 返回[1, 3] 此处可以用上lambda，把代码简化为一行 filter(lambda n: (n%2)==1, lst) ★消除控制流 　　为了让大伙儿更深刻体会FP风格同传统风格的差别，俺把刚才两个例子组合一下——要求返回整数list中所有奇数的平方。 传统的写法（有控制流） def func1(lst) :   new_lst = []   for n in lst :     if odd(n) :       new_lst.append(square(n))   return new_lst FP的写法（无控制流） def func2(lst) :   return map(square, filter(odd, lst)) 怎么样？是不是更简洁？连 for / if 两个关键字都不需要。 ★List Comprehension 　　这个洋文比较难翻译。有人叫做”列表推导”，也有人称为”列表展开”或”列表解析”。（俺比较喜欢头一个翻译——不禁让人联想到”推倒”:） 　　在Python中，这是一个很好吃的语法糖——可以让你写出很简洁、很优雅的代码。 举例1： 还拿刚才过滤奇数的例子。 filter(lambda n: (n%2)==1, lst) 上述写法可以等价替换为列表推导 [n for n in lst if (n%2)==1] 举例2： 再来一个稍微复杂的例子。假设有两个整数list，分别存储矩形的宽度和高度。现在想把所有的宽度和高度进行两两组合，把大于10的面积打印出来。 传统的写法（2层循环，4行代码） for w in width :   for h in height :     if w*h > 10 :       print(w*h) FP的写法（无循环，1行代码，多精致啊） print( [w*h for w in width for h in height if w*h > 10] ) 　　除了列表推导，Python中还有字典推导、集合推导等等。为了省点口水，暂且打住。 ★闭包 　　闭包，洋文叫”closure”，解释在” 这里 “。它是FP的常见手法。那闭包到底有啥用捏？俺举一个微积分中，函数求导的例子。（不懂微积分或者对高数有心理阴影的同学，别担心，请把注意力集中在代码上） def d(f) :   def calc(x) :     dx = 0.000001  # 表示无穷小的Δx     return (f(x+dx) – f(x)) / dx  # 计算斜率。注意，此处引用了外层作用域的变量 f   return calc  # 此处用函数作为返回值（也就是函数 f 的导数） 现在，假设要计算二次函数 f(x) = x 2 + x + 1 的导数，只需 f = lambda x : x**2 + x + 1  # 先把二次函数用代码表达出来 f1 = d(f)  # 这个f1 就是 f 的一阶导数啦。注意，导数依然是个函数 有了一阶导数，就可以很容易地计算该函数在某点的斜率 比如要计算 x=3 的斜率，只需 f1(3) 如果要想得到二阶导数（导数的导数），只需依样画葫芦（瞧这代码写得多优雅） f2 = d(f1) 　　看到这里，大伙儿不妨设想一下：如果不用FP，改用OOP，上述需求该如何实现？俺觉得吧，用OOP来求导，这代码写起来多半是又丑又臭。 ★结尾 　　今天聊了不少FP的语法特性，可惜还是没聊完。由于俺比较懒，而且怕写得太长没人看，所以一些高级话题（比如：迭代器、生成器、等），今天就不介绍了。假如列位看官对那些玩意儿感兴趣，再抽空单独写一帖。 回到本系列的目录 版权声明 本博客所有的原创文章，作者皆保留版权。转载必须包含本声明，保持本文完整，并以超链接形式注明作者” 编程随想 “和本文原始地址。 学习翻墙 发信给 help_gfw@yahoo.com 可获取翻墙教程 (用国外邮箱以免被墙) 如有其它问题, 用 program.think@gmail.com 联系俺

前几天，国内民主人士 朱虞夫 被党国关了将近一年之后，终于开庭审理。起诉的罪名是：煽动颠覆国家政权；证据是：他在Skype聊天记录中的一首诗——《是时候了》。看到此新闻之后，很多网友纷纷担心Skype的安全性问题。所以，俺今天重点来聊一聊通讯工具的防范。 　　假如你是头一次看这个系列，建议你先看本系列的第1篇—— 《为啥要写此文？》 。 ★通讯工具包含哪些？ 　　本文提及的通讯工具，主要包括：电子邮件（以下简称 Email）、聊天工具（以下简称 IM）、手机短信（以下简称 SMS）。 ★通讯工具的危险性 　　上述这几类通讯工具，有如下的共同点： ◇群发性质 　　这几类工具都可以用来群发或转发。一旦你转发或群发的内容，包含有敏感的言论（哪怕仅仅是抱怨或者影射），党国都可以说你是” 煽动 颠覆国家政权”（这个罪名的亮点在于”煽动”二字）。 ◇历史记录 　　无论是Email、IM、SMS，都需要经过服务器中转，理论上都可以在服务器中保留历史记录。此外，某些IM客户端（比如Skype）和某些Email客户端（比如Outlook）也会在你的电脑上保存历史记录。 　　如果你的历史言论中，有过对党国不敬的只言片语，都可能成为对你不利的罪证。 ★如何选择通讯工具？ 　　要确保通讯工具的安全，首先要确保你用的工具是可靠的。如果你选择的工具本身就不安全，那其它一切防范措施都白搭。 ◇SMS 　　SMS是无论如何都不能相信滴！ 　　毕竟天朝的3大电信运营商（中国移动、中国联通、中国电信）都在党的掌控之下。党国早就在这些运营商的短信网关中，设置了监控短信的模块。你收发的每一条短信，只要包含敏感内容，都会被发现。打个比方，当初”茉莉花集会”的时候，如果你在 群发 的短信中包含”茉莉花”3个字，估计当天就会有党国的走狗去敲你家门。 ◇IM 　　关于IM工具的选择，其实在《 如何隐藏你的踪迹，避免跨省追捕[2]：个人软件的防范 》一文，已经说过一次。今天再啰嗦一遍。 　　一提到聊天软件，天朝的网友自然会想到QQ。而QQ恰恰是最危险的IM工具。因为QQ的用户群实在太大，党国早就在疼逊的服务器上部署了监控和过滤的软件。其原理跟SMS类似。只要你在聊天中涉及过多的敏感内容，立刻就被盯上。 　　其它几款国产的IM（比如：阿里旺旺、网易泡泡等），也都有此问题，切不可使用。 　　那么，哪些IM工具不会被党国监控捏？大伙儿可以考虑 Gtalk 或 Skype 。 关于Skype 一定要用 国际版 、千万别用 TOM版 （通过Skype的”关于对话框”，可以判断是否Tom版）。 关于Gtalk 一定要用 英文版 （传输是 加密的 ，版本号1.0.0.104），千万别用 中文版 （传输 不加密 ，版本号1.0.0.105）。 ◇Email 　　Email跟IM类似， 不要用 国内邮件服务商提供的邮箱（比如：网易、新浪、搜狐、腾讯、等等）。一旦你用了这些邮箱，今后你往来的每一封邮件，都有可能被党国审查。 　　既然国内邮箱不靠谱，那么国外的邮箱是不是就安全了捏？也不一定哦！ 　　2004年出过一个很轰动的师涛案，估计有些网友还记得吧？（不知道此事的网友，请看” 这里 “的介绍）师涛就是因为用了雅虎邮箱而倒霉的。当年国安局的人找雅虎交涉，让雅虎交出师涛邮箱的信息。据说国安局尚未施加压力，这个没骨气的雅虎就乖乖交出来了。师涛因此被判10年监禁。 　　所以，光是国外的邮箱还不够，还得找有骨气的外国公司的邮箱。 　　俺第N次呼吁， 大伙儿尽量用Google提供的Gmail邮箱 。Google的骨气，想必大家也都是知道的——敢于跟朝廷唱对台戏。在国外公司里，这么有骨气的公司真不多见。另外，Google的技术实力也是一流的，有助于保障Gmail的安全性，防止黑客入侵。 ★常见的安全隐患 　　前面介绍的，都是如何选择靠谱的通讯工具。但是，光选对工具还不够，还得注意一些潜在的安全隐患。 ◇自动登录的隐患 　　此次的朱虞夫案，党国爪牙之所以能拿到Skype的聊天记录，据说是因为朱虞夫的Skype设置为自动登录。可见自动登录是一个潜在的隐患。如今，不光聊天工具可以自动登录，邮箱也可以自动登录。在这种情况下，万一你的电脑被党国缴获，你的邮件内容和聊天记录，就立刻就曝光了。 　　要避免此问题，有两种解决方法：1 不使用自动登录；2 使用加密存储。 　　不使用自动登录的话，每次都要输入口令（假如同时用几个邮箱或IM，就得输入多次口令），估计大部分人会嫌麻烦。所以加密存储属于即安全又方便的做法。加密存储当然也要输入口令，但是只需输入一次（具体如何搞，后面会说）。 ◇本地存储的隐患 　　除了自动登录，另一个安全隐患是本地存储问题。很多IM（比如Skype、MSN）的聊天记录是存储在电脑本机的。像MSN的聊天记录甚至是不加密的。一旦朝廷拿到你的电脑，你的所以聊天历史都将曝光。 　　那该咋办捏？还得靠加密存储搞定！ 　　另外，有不少人喜欢用Outlook并把邮件同步到本地。如果这么干，也会面临跟聊天历史一样的安全问题。俺个人建议：如果你使用Gmail的话，就不要把邮件同步到本地了。Gmail自身的功能已经够好用了。而邮件同步到本地，浪费硬盘空间不说，还增加泄密的风险。 ★如何加密存储？ 　　既然上述两大隐患都可以用加密存储来解决，俺自然要说说具体的加密方法和操作步骤。 ◇加密工具的选择 　　说到本地加密， TrueCrypt 实在是不二之选。关于此工具的优点及功能介绍，请看俺专门写的扫盲帖（在” 这里 “）。简而言之，TrueCrypt是目前最靠谱的文件加密工具。据说老美的FBI，如果碰上嫌犯使用TrueCrypt加密数据，也是束手无策。 ◇哪些文件需要加密？ 对于Email而言 　　前面俺已经建议过，不要把邮件同步到本地。如此一来，你只需解决邮箱”自动登录”的问题。几乎所有的Web邮箱（网页邮箱），都是依靠”cookie”来实现自动登录的。主流的浏览器（包括IE、Firefox、Chrome），其cookie文件的存放位置都位于当前用户的 %APPDATA% 目录之下（在资源管理器的地址栏输入 %APPDATA% ，再敲回车，便可看到该目录）。 对于IM而言 　　Skype用来保存自动登录口令及聊天历史的那些文件，也是在%APPDATA%目录之下。至于Gtalk，其聊天记录存储在Gmail邮箱中，不用担心本地存储问题。 ◇如何实现？ 　　从刚才的介绍可以看出，那些敏感的文件，都位于%APPDATA%目录之下。一般来说，%APPDATA%目录所在的盘就是系统盘（也叫系统分区）。因此，你用TrueCrypt 对整个系统盘加密 ，即可确保安全。 　　至于如何用TrueCrypt加密系统盘，大伙儿请仔细阅读该软件的使用手册（可惜是洋文的）。实在看不懂洋文的同学，上Google去找个详细的教程吧。 　　TrueCrypt的加密操作只需执行一次。加密前，TrueCrypt会让你设置一个口令。这个口令千万别丢了！否则的话，你的系统盘就彻底废了，只能重新格式化。 　　加密完系统盘之后，你每次开机，都需要先输入该口令。口令正确，操作系统才能启动起来。如果没有口令，别人即使拿到你的硬盘，也甭想看到加密盘中的 任何文件 。 ◇注意事项 1、再啰嗦一次，TrueCrypt的加密是很厉害的——口令丢了，神仙也救不了你。 2、如果你是头一次用TrueCrypt，在加密前，务必先做好备份工作，以防不测。 3、TrueCrypt加密系统盘之后，对性能会有一定的影响。至于影响有多大，取决于你选择哪种加密算法。 4、对于加密系统盘的电脑，不用的时候，要 关机 ，而不要 待机 。 回到本系列的目录 版权声明 本博客所有的原创文章，作者皆保留版权。转载必须包含本声明，保持本文完整，并以超链接形式注明作者” 编程随想 “和本文原始地址。 学习翻墙 发信给 help_gfw@yahoo.com 可获取翻墙教程 (用国外邮箱以免被墙) 如有其它问题, 用 program.think@gmail.com 联系俺