Programação Funcional em PHP: saia da zona de conforto

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Programação Funcional em PHP saia da zona de conforto Marcel Gonçalves dos Santos @marcelgsantos λ

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pensandonaweb.com.br desenvolvedor web full-stack Marcel Gonçalves dos Santos @marcelgsantos

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No content

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@femugsp sp.femug.com

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@phpsp phpsp.org.br

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Learning OOP in PHP Tutoriais, vídeos, slides, livros sobre OOP, OOD, design patterns, refatoração e arquitetura. bit.ly/Learning-OOP-in-PHP

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Interaja nas mídias sociais!    - fale sobre o evento, palestrantes e conteúdo - tire fotos do evento e publique  - interaja com outros participantes do evento - tire dúvidas ou dê feedbacks para os palestrantes

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1. seguir @marcelgsantos no Twitter  2. tuitar utilizando as hashtags #phpmgconf,  #funcional e #php  3. não vale tuíte em branco e retuíte  4. ler e preencher este simples formulário  bit.ly/sorteio-phpmg Concorra a um livro da Casa do Código!

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O que é programação funcional?

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é um paradigma de programação que utiliza funções puras e foca na transformação do estado

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O que é paradigma de programação?

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são modelos ou estilos de programação suportados por linguagens que agrupam certas características comuns

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Os paradigmas de programação definem como os códigos são estruturados.

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principais paradigmas de programação  os dois principais paradigmas são o imperativo e o declarativo

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paradigma imperativo  descreve a resolução de um problema através de comandos que o computador pode compreender e executar

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paradigma imperativo  os paradigmas procedural e orientado a objetos são exemplos de paradigmas imperativos

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!// Imperative code to sum 1 to 10  $sum = 0; for ($i = 1; $i !<= 10; $i!++) { $sum += $i; } print $sum; !// 55

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paradigma declarativo  permite especiﬁcar o que deve ser computado e não como deve ser computado

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paradigma declarativo  os paradigmas funcional e lógico são exemplos de paradigmas declarativos

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!// Declarative code to sum 1 to 10 print array_sum(range(1, 10)); !// 55

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paradigmas de linguagens de programação    imperativo  procedural - C e Pascal orientado a objetos - C++, Java, JavaScript, PHP, Python e Ruby    declarativo  lógico - Prolog funcional - Clojure, Elixir, Elm, Erlang, F#, Haskell, Lisp, OCaml e Scala

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Programação  Funcional λ

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paradigma de programação que utiliza funções puras e foca na transformação do estado

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baseado no cálculo lambda proposto por Alonzo Church na década de 30

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na programação funcional as funções são tratadas como conceito principal

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Uma função matemática trata-se de um simples mapeamento entre o domínio e o contra-domínio. 1 2 3 D B A C X Y

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Estado λ

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o estado de um programa é representado pelos valores dos dados armazenados na memória…

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…em qualquer ponto de execução do programa

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o estado de uma aplicação é alterado a cada interação feita pelo usuário ou pelo próprio sistema…

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…e pode ser representado por uma estrutura de dados

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a maioria dos bugs são relacionados ao controle de estado

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Funções Puras λ

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funções puras    1. ter parâmetros de entrada   2. não depender do estado externo   3. retorno baseado nos valores de entrada   4. não devem causar efeitos colaterais

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!// pure or impure function? $counter = 0; $increment = function () use (&$counter) { $counter!++; return $counter; }; print $increment(); !// 1

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!// pure function function add($x, $y) { return $x + $y; } print add(2, 3); !// 5

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!// pure function using closure syntax $add = function ($x, $y) { return $x + $y; }; print $add(2, 3); !// 5

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!// pure function using arrow function  !// syntax (PHP 7.4) $add = fn($x, $y) !=> $x + $y; print $add(2, 3); !// 5

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por que utilizar funções puras?  são reutilizáveis, componíveis, fáceis de testar, fáceis de cachear e paralelizáveis

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transparência referencial  propriedade que garante que a saída de uma função pura sempre será a mesma dado um mesmo conjunto de argumentos

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!// referential transparency $add = fn($x, $y) !=> $x + $y; var_dump($add(2, 3) !!=== 5); !// true var_dump(5 !!=== 5); !// true

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pode não ser fácil criar funções puras

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porém, a restritividade ajuda a melhorar o foco

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Mais sobre  Funções λ

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funções de primeira classe  são funções que podem ser tratadas como valores, ou seja, podem ser atribuídas a variáveis, passadas como argumentos e retornadas de uma função

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!// first-class function $add = fn($x, $y) !=> $x + $y; $numbers = [1, 2, 3, 4, 5]; $sum = array_reduce($numbers, $add); $sum10 = array_reduce($numbers, $add, 10); print $sum; !// 15 print $sum10; !// 25

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funções de alta ordem  são funções que operam sobre outras funções

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!// high-order function $add = fn($x, $y) !=> $x + $y; $numbers = [1, 2, 3, 4, 5]; $sum = array_reduce($numbers, $add); $sum10 = array_reduce($numbers, $add, 10); print $sum; !// 15 print $sum10; !// 25

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Os conceitos de funções de primeira classe e funções de alta ordem estão intimamente relacionados, uma não existiria sem a outra.

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funções anônimas  funções que não possuem nome e que, geralmente, são passadas como argumento ou atribuídas

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!// anonymous function $numbers = [1, 2, 3, 4, 5]; $sum = array_reduce($numbers, fn($x, $y) !=> $x + $y); print $sum; !// 15

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escopo  uma função lambda ou função anônima tem o seu próprio escopo como qualquer função no PHP

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escopo  o escopo é tratado de forma diferente entre as linguagens JavaScript e PHP

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escopo  no JavaScript uma função anônima pode acessar uma variável do escopo externo enquanto no PHP isto não é permitido

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closures  funções que possuem acesso à valores do escopo externo

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!// closure function function greet($greeting) { return function ($name) use ($greeting) { return "$greeting $name!"; }; } $greet = fn($greeting) !=> fn($name) !=> "$greeting $name!"; print greet('Hello')('Mary'); !// Hello Mary! print $greet('Hello')('Mary'); !// Hello Mary!

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closures  as closures em PHP utilizam a abordagem early-binding, ou seja, as variáveis da closure terão os valores que tinham quando a closure foi deﬁnida

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closures  isso pode ser sobrescrito utilizando passagem por referência ou redeﬁnindo uma closure

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funções como objetos  no PHP as funções são consideradas objetos

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!// function as object class Hello { public function !__invoke($name) { return "Hello $name!"; } } $hello = new Hello; print $hello('John'); !// Hello John! a classe deve implementar o método __invoke

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recursão  é quando uma função é definida em termos de si própria, ou seja, quando a função chama ela mesma

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!// recursive function function factorial($number) { if ($number !!=== 1) { return 1; } else { return ($number * factorial($number - 1)); } } print factorial(5); !// 120

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!// recursive function (using closure syntax) $factorial = function ($number) use (&$factorial) { if ($number !!=== 1) { return 1; } else { return ($number * $factorial($number - 1)); } }; print $factorial(5); !// 120

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diferença entre função e procedimento (procedure)  uma função recebe um valor e retorna um resultado; um procedimento é um conjunto de comandos executados numa ordem

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“Don't think of functions as a collection of instructions. Think of them as non-destructive operations on input `double = n => n * 2;`” Eric Elliott, 2016. https:/ /twitter.com/_ericelliott/status/685172918784004097

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memoize  técnica que permite que funções custosas sejam cacheadas para execuções posteriores mais rápidas

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!// expensive cost function memoized $factorial = $memoize(function ($number) use (&$factorial) { sleep(1); !// it takes 1s to run! if ($number !!=== 1) { return 1; } else { return ($number * $factorial($number - 1)); } }); print $factorial(5); !// 120 (after 5s) print $factorial(7); !// 5040 (after 2s)

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Imutabilidade λ

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a imutabilidade diz que um dado não pode ser alterado após a sua criação

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a imutabilidade permite maior conﬁança e evita que erros ocorram

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o PHP não possui suporte completo a dados imutáveis de forma nativa

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porém, algumas técnicas como value objects podem ser utilizadas para alcançar a imutabilidade

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Currying e  Aplicação Parcial λ

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o currying é a técnica que permite transformar uma função que recebe múltiplos argumentos…

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…em uma função que recebe apenas um argumento e que retorna uma função que aceita os argumentos restantes

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!// uncurried function  function greet($greeting, $name) { return "$greeting $name"; } print greet('Good morning', 'Alice'); !// Good morning Alice $greetMorning = greet('Good morning'); !// PHP Fatal error: Uncaught ArgumentCountError: Too !// few arguments to function greet(), 1 passed

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!// "curried" function function greet($greeting) { return function ($name) use ($greeting) { return "$greeting $name"; }; } $greetMorning = greet('Good morning'); print $greetMorning('Alice'); !// Good morning Alice print greet('Good morning')('Alice'); !// Good morning Alice print greet('Good morning', 'Alice'); !// error!

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!// "curried" function using arrow function (PHP 7.4) $greet = fn($greeting) !=> fn($name) !=> "$greeting $name!"; $greetMorning = $greet('Good morning'); print $greetMorning('Alice'); !// Good morning Alice print $greet('Good morning')('Alice'); !// Good morning Alice print $greet('Good morning', 'Alice'); !// error!

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!// curried function using Functional library $greet = curry(function ($greeting, $name) { return "$greeting $name"; }); print $greet('Good morning')('Alice'); !// Good morning Alice print $greet('Good morning', 'Alice'); !// Good morning Alice

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a aplicação parcial é quando se executa uma função e passa apenas parte de seus argumentos

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!// using a helper function that allows to perform !// partial application in a regular not curried function $add = function ($x, $y) { return $x + $y; }; $add3 = partial($add, 3); print $add3(2); !// 5

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a aplicação parcial permite fazer a especialização de uma função mais genérica

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!// specialization from a curried function !// using partial application $greet = curry(function ($greeting, $name) { return "$greeting $name"; });  $greetMorning = $greet('Good morning'); print $greetMorning('Alice'); !// Good morning Alice

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!// specialization from a curried function !// using partial application (PHP 7.4) $greet = curry(fn($greeting, $name) !=> "$greeting $name");   $greetMorning = $greet('Good morning'); print $greetMorning('Alice'); !// Good morning Alice

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currying e aplicação parcial são recursos muito utilizados em programação funcional

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na programação funcional deve-se levar em consideração a ordem dos parâmetros

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os parâmetros mais genéricos devem vir mais para o início e os parâmetros mais especíﬁcos devem vir mais para o ﬁnal

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o PHP não possui suporte nativo para currying como nas linguagens puramente funcionais Elm ou Haskell

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Composição  de Funções λ

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a composição é o processo de combinar uma ou mais funções para criar uma nova função

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!// create a function using composition (traditional way) $sentence = 'estava à toa na vida o meu amor me chamou pra ver a banda passar cantando coisas de amor';  $wordCount = function ($text) { return count(explode(' ', $text)); }; print $wordCount($sentence); !// 19

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é uma solução elegante e legível e ajuda a evitar a utilização do aninhamento de funções

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a biblioteca Functional possui uma função que permite criar uma nova função a partir da composição de funções

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!// create a function using composition $sentence = 'estava à toa na vida o meu amor me chamou pra ver a banda passar cantando coisas de amor'; $wordCount = compose(partial('explode', ' '), 'count'); print $wordCount($sentence); !// 19

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Diferenças   entre OO e FP λ

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um objeto possui características, comportamentos e estado atual e realiza operações sobre o seu próprio estado

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uma função não faz alterações diretas no estado e, sim, retorna novas transformações do estado atual

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Caso de   Uso λ

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Caso de Uso 1  somar os preços dos produtos de um carrinho de compra

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!// shopping cart $cart = [ ['id' !=> 1, 'product' !=> 'iPhone', 'price' !=> 499], ['id' !=> 2, 'product' !=> 'Kindle', 'price' !=> 179], ['id' !=> 3, 'product' !=> 'MacBook Pro', 'price' !=> 1199], ]; $total = 0; !// get price from shopping cart and sum them !// imperative way (using for-loop and accumulator) for ($i = 0; $i < count($cart); $i!++) { $total += $cart[$i]['price']; } print $total; !// 1877 Passo 1

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!// shopping cart $cart = [ ['id' !=> 1, 'product' !=> 'iPhone', 'price' !=> 499], ['id' !=> 2, 'product' !=> 'Kindle', 'price' !=> 179], ['id' !=> 3, 'product' !=> 'MacBook Pro', 'price' !=> 1199], ]; !// get prices from shopping cart and sum them !// functional way (intermediate values) $cartPrices = map(fn($item) !=> $item['price'], $cart); $total = sum($cartPrices); print $total; !// 1877 Passo 2 realiza o mapeamento da lista de produtos (objetos) para uma lista de preços (números) faz a somatória da lista de números e retorna o total

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!// shopping cart $cart = [ ['id' !=> 1, 'product' !=> 'iPhone', 'price' !=> 499], ['id' !=> 2, 'product' !=> 'Kindle', 'price' !=> 179], ['id' !=> 3, 'product' !=> 'MacBook Pro', 'price' !=> 1199], ]; !// get prices from shopping cart and sum them !// functional way (functional composition) $totalCart = compose( map(fn($item) !=> $item['price']), 'f\sum' ); print $totalCart($cart); !// 1877 Passo 3 cria uma nova função a partir da composição de funções e elimina valores intermediários aplicação parcial da função map

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Outras  Bibliotecas λ

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bibliotecas    1. lstrojny/functional-php  2. kapolos/pramda  3. sergiors/prelude  4. widmogrod/php-functional  5. nikic/iter  6. leocavalcante/siler  7. ihor/Nspl " "

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Conclusão λ

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as linguagens de programação tradicionais têm adotado conceitos de programação funcional logo é importante conhecê-los

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por mais que o PHP não tenha um suporte amplo a programação funcional o mindset funcional te ajudará a se tornar um(a) programador(a) melhor

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a programação funcional não é sobre não ter estado…

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…e sim sobre eliminar estado e efeito colateral sempre que possível e controlar efeitos colaterais quando necessário

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foque na transformação do estado e evite efeitos colaterais

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conhecer bem os paradigmas de programação te permite escolher a melhor ferramenta para cada problema

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A programação funcional garante o que é código bom em outros paradigmas.

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existem inúmeros conceitos relacionados a programação funcional como functors, monads, lazy evaluation, tail call optimization…

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vá em frente e divirta-se!

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Referências

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Getting Started with FP in PHP Tutoriais, vídeos, slides, bibliotecas, pessoas inﬂuentes sobre programação funcional em PHP. bit.ly/Getting-Started-with-FP-in-PHP

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Avalie!

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bit.ly/avalie-palestra-php-funcional

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Anúncio!

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bit.ly/workshop-php74 Informações: será apresentado um histórico breve da linguagem, as principais funcionalidades do PHP 7.4 de forma prática como typed properties, arrow functions, spread operator, preloading, FFI entre outras e funcionalidades futuras do PHP 8.0.

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@marcelgsantos speakerdeck.com/marcelgsantos Obrigado. Perguntas?