"函数"和"过程"有什么区别？

Question

一般来说，在编程语言中，我们都会听到 函数 或 过程 的概念。然而，我刚刚发现我几乎将这些术语互换使用（可能是非常错误的）。

那么我的问题是：

就它们的功能、目的和用法而言，它们有什么区别？请举个例子。

如果能提供一个例子就更好了。

- rpr

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参见：https://dev59.com/xmkv5IYBdhLWcg3wvDNF - gerrit

我认为SICP（《计算机程序的构造和解释》）说得很对。函数只存在于数学中，它们代表了“是什么”知识。程序存在于编程语言（包括函数式语言）中，它们代表了“如何做”的知识。例如： 函数：sqrt(x) = y，其中y满足y^2=x。程序：(define (sqrt x) (newtons-method (lambda (y) (- (square y) x)) 1.0))。 - mk12

我猜SICP是计算机程序的构造和解释这本书的缩写。 - jmrah

Answer 1

一个函数会返回一个值，而一个过程则只是执行一系列命令。

函数这个名字来源于数学。它用于根据输入计算一个值。

过程是一组按顺序执行的命令。

在大多数编程语言中，即使是函数也可以有一组命令。因此，区别只在于是否返回值。

但是如果你想保持函数的简洁性（只看看函数式语言），那么你需要确保函数没有副作用。

- Toon Krijthe

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你如何确保在命令式语言（Java，C）或声明式语言（Scala，Scheme）中没有副作用？ - orlybg

@orlybg，在声明式语言中，一致性来自于语言的实现。它们的作用域限制防止了它们产生副作用。另一方面，命令式语言明确地利用它们的副作用。副作用并不总是坏的。 - Tharindu Rusira

在Pascal中，过程没有返回语句，只有函数才有。这段文字可能存在错误。然而，一个过程可以有一个"exit"语句，它可以充当一个没有参数的"return"语句，意味着没有返回值。 - Eric Fortier

函数可以获取输入并仅返回一个输出。过程或宏可以获取输入但不返回任何数据，只执行一定数量的语句。主要区别在于过程无法返回任何数据类型。 - EsmaeelE

但实际上有点令人困惑的是，例如在Ada中，您可以将过程参数明确声明为“in”、“out”和“in out”。因此，“out”过程参数并不完全相同于返回语句，只是像副作用一样接收返回值（因此，您可以调用plusOne(2, i)而不是int i = plusOne(2);）。 - Vegaaaa

Answer 2

这取决于上下文。

在类Pascal语言中，函数和过程是不同的实体，它们之间的区别在于它们是否返回值。它们在语言语法方面有所不同（例如，过程调用形成语句；您无法在表达式内部使用过程调用，而函数调用不形成语句，您必须在其他语句中使用它们）。因此，受Pascal影响的程序员会对它们进行区分。

在类C语言和许多其他现代语言中，这种区别已经消失了；在静态类型的语言中，过程只是带有奇怪返回类型的函数。这可能就是为什么它们可以互换使用。

在函数式编程语言中，通常没有过程这样的概念-一切都是函数。

- jpalecek

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编程语言的文档可以随意命名函数和过程，因为人们会接受任何名称，因为这些名称背后的背景早已被淡化。 - Arne Babenhauserheide

Answer 3

C语言示例:

// function
int square( int n ) {
   return n * n;
}

// procedure
void display( int n ) {
   printf( "The value is %d", n );
}

虽然您应该注意到，C标准只涉及函数而不是过程。

- anon

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C标准只讨论函数，不涉及过程。这是因为它只有函数。返回空值的函数称为“void函数”。Kernighan＆Ritchie在第1.7章中指出：“在C中，函数等同于Fortran中的子程序或函数，或者Pascal中的过程或函数。”换句话说，这个答案是错误的。 - Mogsdad

答案没有错，而且很好地展示了纯函数和过程之间的区别。K&R把所有的子程序都称为“函数”以保持简单，但是带有副作用的子程序实际上是“过程”，而不是数学上的“函数”。如果C语言能够区分真正的函数和过程，那么它可能会更好，这将有助于静态分析、性能优化和并行化。 - Sam Watkins

Answer 4

一般来说，一个过程是一系列指令的序列。
一个函数可以相同，但通常会返回一个结果。

- HS.

Answer 5

有一个术语叫做子程序(subroutine)或子程序(subprogram)，它指的是一段参数化的代码块，可以从不同的地方调用。

函数和过程是这些的实现。通常情况下，函数会返回值，而过程则不会返回任何内容。

- sharptooth

Answer 6

这是一个众所周知的老问题，但我想分享一些关于现代编程语言研究和设计的更多见解。

基本答案

传统上（在结构化编程的意义上）和非正式地说，一个过程是一种可重用的结构性构造，用于“输入”并执行可编程操作。当需要在过程内完成某些操作时，您可以在源代码中提供(实际)参数以在过程调用中调用该过程（通常在某种表达式中），并将参数替换为在定义过程时使用的(形式)参数，然后执行过程体中编码的操作。

函数不仅是过程，因为还可以在体中指定返回值作为“输出”。函数调用与过程调用几乎相同，除了您还可以使用函数调用的结果，在语法上（通常作为其他某个表达式的子表达式）。

传统上，过程调用（而不是函数调用）用于表示不需要关注输出，并且必须有副作用以避免调用成为无操作，从而强调了命令式编程范式。许多传统的编程语言如Pascal提供了“过程”和“函数”来区分这种意图上的风格差异。

（需要明确的是，上述“输入”和“输出”是基于函数的语法属性的简化概念。许多语言还支持通过引用/共享将参数传递给参数，以允许用户在调用期间传输编码在参数中的信息。这样的参数甚至可以被称为“输入/输出参数”。此功能基于传递调用中传递的对象的性质，这与过程/函数的特性是正交的。）

然而，如果函数调用的结果不需要，它可以被（至少在逻辑上）忽略，函数定义/函数调用应该与过程定义/过程调用保持一致。像C、C++和Java这样的ALGOL类语言都以这种方式提供“函数”功能：通过将结果类型void编码为传统过程的特殊情况，无需单独提供“过程”功能，从而避免了语言设计中的一些膨胀。

由于提到了SICP，值得注意的是，在RⁿRS指定的Scheme语言中，一个过程可能需要或不需要返回计算结果。这是传统“函数”（返回结果）和“过程”（不返回任何内容）的结合体，本质上与许多ALGOL类语言的“函数”概念相同（实际上还共享更多的保证，如在调用之前对操作数进行应用评估）。然而，即使在像SRFI-96这样的规范文档中，仍然存在着老式的差异。

我对于语言设计师不再使用规范臃肿的具体原因并不了解，但是根据我的经验来看，似乎“procedure”作为一个独立的特点已经变得不必要了。像 void 类型这样标记应该强调副作用的用法已经足够。对于那些有 C 语言经验的用户来说，这也更加自然，因为 C 语言等类似语言流行了几十年。此外，它也避免了在类似 RⁿRS 的情况下出现“procedures”实际上是以更广义的意义上的“functions”的尴尬情况。

理论上，可以使用指定的 unit type 作为函数调用结果的类型来指示结果很特殊，从而指定函数。这将传统过程（其中调用结果不感兴趣）与其他过程区分开来。在语言设计上有不同的风格：

• 在 RⁿRS 中，只需将不感兴趣的结果标记为“未指定”值（如果语言必须提及，则为未指定类型），就足以忽略它们。
• 将不感兴趣的结果指定为专用单元类型的值（例如Kernel的#inert）也可以起到作用。
• 当该类型进一步成为一个底部类型时，它可以被（希望）静态验证并防止用作表达式的类型。类似于 ALGOL 的语言中的void类型正是这种技术的一个例子。ISO C11的_Noreturn也是其中更微妙的一个。

进一步阅读

由于传统概念源自数学，有大量黑魔法大多数人不会费心去了解。严格来说，你不太可能像数学书籍那样完全清楚地理解所有事情。计算机科学书籍可能也提供不了太多帮助。

关于编程语言，有几个需要注意的地方：

• 不同数学分支中的函数并不总是具有相同的含义。不同编程范式中的函数也可能非常不同（甚至有时函数调用的语法看起来很相似）。有时造成差异的原因是相同的，但有时它们并不相同。
  • 通过数学函数对计算进行建模，然后在编程语言中实现底层计算是惯用方法。除非你知道正在谈论什么，否则要小心避免一一映射它们。
• 不要将模型与被建模实体混淆。
  • 后者只是前者的一种实现。根据上下文（例如感兴趣的数学分支），可以有多个选择。
  • 特别地，将“函数”视为“映射”或笛卡尔积子集的处理方式几乎是荒谬的，就像将自然数视为 Von-Neumann编码的序数（看起来像一堆{{{, {}}...）}}除了某些有限的上下文之外。
• 在数学上，函数可以是 部分或全的。不同的编程语言在这里有不同的处理方式。
  • 一些函数式语言可能会尊重函数的完全性，以保证函数调用中的计算始终在有限步骤内终止。然而，这本质上不是图灵完备的，因此计算表达能力较弱，在除类型检查语义（预期为总体）之外，通用语言中并不常见。
  • 如果过程和函数之间的差异很大，是否应该有“总体过程”？嗯...
• 类似于函数的构造在演算中用于模拟通用计算和编程语言的语义（例如lambda演算中的lambda抽象）可以对操作数采用不同的求值策略。
  • 在纯演算中的规约以及纯函数式语言中表达式的求值中，没有改变计算结果的副作用。因此，在函数式结构的主体之前不需要评估操作数（因为通过β-等价性和Church-Rosser属性等属性保持定义“相同结果”的不变量）。
  • 然而，许多编程语言在表达式求值期间可能具有副作用。这意味着，严格的求值策略如应用求值与非严格的求值策略如按需调用不同。这很重要，因为如果没有区别，就没有必要将类似于函数的（即与参数一起使用的）宏与（传统的）函数区分开来。但是，根据理论的风味，这仍然可能是一种人为的现象。也就是说，在更广泛的意义上，类似于函数的宏（尤其是卫生的宏）是带有一些不必要限制（语法阶段）的数学函数。没有这些限制，将（一流的）类似于函数的宏视为过程可能是合理的...
  • 对于对此主题感兴趣的读者，请考虑{{link12:一些现代抽象

- FrankHB

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非常好的理论回答。提供了比OP想要的更多的信息（太多了吗？），因为它涵盖了子程序、协程、续延、部分和全函数以及异常处理。保持简单而聪明。 - Rich Lysakowski PhD

Answer 7

基本区别

• 函数必须返回一个值，但存储过程返回值是可选的：存储过程可以返回0个或n个值。
• 函数只能有输入参数，而存储过程可以有输入/输出参数。
• 对于函数，至少需要一个输入参数，但存储过程可以拥有0到n个输入参数。
• 函数可以从存储过程中调用，而存储过程不能从函数中调用。

高级区别

• 在存储过程中，可以通过try-catch块处理异常，而在函数中无法使用try-catch块。
• 我们可以在存储过程中进行事务管理，而在函数中不行。

在SQL中：

• 存储过程允许在其中使用SELECT和DML（INSERT、UPDATE、DELETE）语句，而函数只允许使用SELECT语句。
• 不能在SELECT语句中使用存储过程，但可以在SELECT语句中嵌入函数。
• 存储过程不能在WHERE（或HAVING或SELECT）块中的SQL语句中使用，但函数可以。
• 返回表的函数可以被视为另一个行集。这可以在JOIN块中与其他表一起使用。
• 内联函数可以被认为是带有参数的视图，并且可以在JOIN块和其他行集操作中使用。

- Mudassar Shahbaz

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这个答案非常针对某种语言，而问题是面向所有语言的。这些陈述在一般情况下并不全都正确，但如果您能说明您所断言的语言或环境，那将有所帮助。 - Mogsdad

Answer 8

更严格地说，一个函数f遵守这个属性：如果x=y，则f(x)=f(y)，即每次使用相同的参数调用它时，它计算相同的结果（因此它不会改变系统的状态）。

因此，rand()或print("Hello")等不是函数，而是过程。而sqrt(2.0)应该是一个函数：无论多少次调用它，都没有可观察的效果或状态改变，并且它始终返回1.41及以上。

- Ingo

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这种用法与“函数式”编程的上下文相关。请注意，许多（常常是命令式）语言将它们的子程序称为“函数”，但并不要求具备这个属性。 - dmckee --- ex-moderator kitten

我并没有暗示编程语言需要这个属性。无论如何，任何语言都可以编写严格函数，并且我认为尽可能多地使用干净函数进行编程是一个好习惯，然后再用一些主过程将它们粘合在一起。 - Ingo

Answer 9

如果我们不考虑编程语言，过程通常指一系列必须可靠且幂等地执行以实现特定结果的行为。也就是说，过程基本上是一个算法。

另一方面，函数是程序中相对独立的代码片段。换句话说，函数是过程的具体实现。

- Anton Gogolev

Answer 10

在大多数情况下：函数返回一个值，而过程不返回。两者都是将代码组合在一起以执行相同任务的片段。

在函数式编程上下文中（其中所有函数都返回值），函数是一个抽象对象：

f(x)=(1+x)
g(x)=.5*(2+x/2)

在这里，f是与g相同的函数，但是是不同的过程。

- xtofl