函数式编程中的副作用问题

Question

在一本函数式编程的书中，作者提到以下是副作用：

1. 修改变量
2. 就地修改数据结构
3. 在对象上设置字段
4. 抛出异常或停止错误
5. 打印到控制台或读取用户输入
6. 读取或写入文件
7. 在屏幕上绘制

我想知道如果它们都是副作用，如何编写纯函数式程序而不读取或写入文件？ 如果可以，函数世界中实现这个的常见方法是什么？

谢谢， Mohamed

- mohamed

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我认为这是不可能的。我们总是在编写程序时考虑副作用，目标并不是完全避免它们，因为如果没有副作用，程序就什么也不做 :)目标是尽可能编写更多纯净的代码，并将其与不纯的代码分离。 - cstuncsik

可能是与“函数式语言如何建模副作用？”（https://dev59.com/BW865IYBdhLWcg3wYNZS）重复的问题。 - sepp2k

继续 @cstuncsik 的思路，我们这样做的部分原因是将不纯净的代码分离出来，这部分是我们不关心测试的 - 它不是“我们正在编写的”。如果我们使所有其余部分（即“我们正在编写的”）都变得纯净，那么它就是可预测/可测试的，并且不纯净的表面被最小化。 - jinglesthula

Answer 1

适当回答这个问题可能需要一本书（不太长）。这里的重点是函数式编程旨在将逻辑描述/表示与其实际运行时解释分离。您的函数式代码仅表示（不运行）程序效果作为值，将返回某种抽象语法树来描述计算。代码的另一部分（通常称为解释器）将获取这些值并惰性地运行实际效果。那部分不是函数式的。

如何编写一份纯函数式程序，使其在任何情况下都有用？这是不可能的。纯函数式程序只会让 CPU 加热，它需要一个不纯的部分（解释器），才能真正将数据写入磁盘或网络中。以这种方式进行编程有几个重要的优点。纯函数式部分易于测试（测试纯函数很容易），而纯函数的引用透明性使得在本地推理代码变得容易，整个开发过程更少出现错误，更加高效。同时，它还提供了优雅的处理传统上混乱防御性代码的方式。

那么，在函数式编程中实现副作用的常见方法是什么呢？就像前面所说的，使用值来表示它们，然后编写解释这些值的代码。关于整个过程的非常好的解释可以在这个博客系列中找到。

- Mariano Navas

Answer 2

为了简洁起见，让我过度简化并简短地说：

在纯函数式编程中处理“副作用”，您（程序员）从输入到输出编写纯函数，系统通过将这些纯函数应用于“真实世界”来引起副作用。

例如，要读取整数x并写入x+1，您（粗略地说）编写一个函数f(x) = x+1，系统将其应用于实际输入并输出其返回值。

另一个例子是，您的纯函数不会引发异常作为副作用，而是返回表示异常的特殊值。 Haskell中的各种“单子”（如IO）概括了这些思想，即通过纯函数表示副作用（当然，实际的实现更加复杂）。

- FPstudent