纯函数式编程

Posted 2023-02-16

【中文标题】纯函数式编程

【英文标题】：Purely Functional Programming

【发布时间】：2016-11-28 18:46:51

【问题描述】：

所以，我是一位经验丰富的 OOP 程序员（主要是 C++），现在刚刚开始涉足函数式编程。据我了解，在纯函数范式中，函数不应该有条件，应该尽可能使用柯里化来分解。有人可以为我提供以下示例的“纯”功能版本吗？最好使用将成为功能范式一部分的所有严格技术：

let rec greatestCommonFactor a b =
    if a = 0 then b
    elif a < b then greatestCommonFactor a (b - a)
    else greatestCommonFactor (a - b) b

【问题讨论】：

欢迎来到 Stack Overflow！恭喜你在提问之前清楚地阅读了Help Center：这是一个很好的第一个问题。清晰，简洁，精确地包含必要的细节，没有一堆多余的废话。如果可以的话，我会支持你的问题 5 次。干得好！

【参考方案1】：

您提供的示例函数已经是纯函数式的。当我们谈论函数纯度时，我们实际上是在谈论函数的属性是referentially transparent。

如果一个表达式可以用它的值替换而不改变程序的效果，那么它就是引用透明的。举个简单的例子，想象一下这个函数：

let add2 x = x + 2

现在，只要值 add2 2 出现在我们的程序中，我们就可以替换值 4 而不会改变程序的行为。

现在想象一下，我们在打印到控制台的函数中添加了一些额外的行为：

let add2Print x =
    printfn "%d" x
    x + 2

虽然函数的结果和以前一样，但我们不能再在不改变程序行为的情况下用值4 执行值替换，因为我们的函数具有打印到控制台的额外副作用。

这个函数不再是引用透明的，因此不是一个纯函数。

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let rec greatestCommonFactor a b =
    if a = 0 then b
    elif a < b then greatestCommonFactor a (b - a)
    else greatestCommonFactor (a - b) b

看看你提供的这个函数，它的执行没有任何副作用。对于给定的输入a 和b，我们将始终得到相同的输出值，因此这已经是一个纯函数了。

需要明确的是，在函数式编程中包含条件的函数绝对没有问题。但是，我们通常使用模式匹配而不是 if/elif/else 表达式，但在您描述的示例中，这纯粹是风格上的。使用模式匹配的函数的替代表达式是：

let rec greatestCommonFactor a b =
    match a with
    |0 -> b
    |a' when a' < b -> greatestCommonFactor a' (b - a')
    |a' -> greatestCommonFactor (a' - b) b

【讨论】：

所以条件无关紧要？我的印象是在功能范式中优先考虑消除条件。比如使用 lambdas 代替它们。

@Zach 一些函数式语言倾向于简洁的风格，但条件仍然存在。甚至 Haskell 也有 if 关键字，不过，就像在 F# 中一样，您更倾向于使用模式匹配而不是 if 和 then。

@Zach 不，条件绝对不重要。函数式编程中的条件通常是通过模式匹配而不是通过 if/elif/else 表达式来处理的，但在您在这里介绍的情况下，它纯粹是风格。

非常感谢你们两位的澄清。

@Zach 我还没有看到这里提到的是，在函数式语言中我们通常有 if 表达式，即 if 和 else（甚至 else-if）分支 必须 在每个分支上返回相同的类型。这是使引用透明性成为可能的限制。