Как вы называете функцию, когда один и тот же вход всегда будет возвращать один и тот же выход, но также имеет побочные эффекты?

Скажем, у нас есть нормальная чистая функция, такая как

function add(a, b) {
  return a + b
}

И тогда мы изменим его так, что он имеет побочный эффект

function add(a, b) {
  writeToDatabase(Math.random())
  return a + b;
}

Насколько я знаю, это не считается чистой функцией, потому что я часто слышу, как люди называют чистые функции «функциями без побочных эффектов». Однако он ведет себя как чистая функция, поскольку он возвращает тот же вывод для тех же входов.

Есть ли другое название для этого типа функции, оно безымянное или все еще на самом деле чистое, и я ошибаюсь в определении чистоты?

Я не уверен в универсальных определениях чистоты, но с точки зрения Haskell (языка, где программисты, как правило, заботятся о таких вещах, как чистота и ссылочная прозрачность), только первая из ваших функций является «чистой». Вторая версия addне чиста . Так что в ответ на ваш вопрос я бы назвал это "нечистым";)

Согласно этому определению, чистая функция - это функция, которая:

1. Только зависит от его ввода. То есть при одинаковом вводе он всегда будет возвращать одинаковый вывод.
2. Референтно прозрачен: функция может быть свободно заменена на ее значение, и «поведение» программы не изменится.

С этим определением ясно, что ваша вторая функция не может считаться чистой, поскольку она нарушает правило 2. То есть следующие две программы НЕ эквивалентны:

function f(a, b) { 
    return add(a, b) + add(a, b);
}

а также

function g(a, b) {
    c = add(a, b);
    return c + c;
}

Это потому, что, хотя обе функции будут возвращать одно и то же значение, функция fбудет писать в базу данных дважды, но gбудет писать один раз! Весьма вероятно, что записи в базу данных являются частью наблюдаемого поведения вашей программы, и в этом случае я показал, что ваша вторая версия addне "чистая".

Если записи в базу данных не являются наблюдаемой частью поведения вашей программы, то обе версии addможно считать эквивалентными и чистыми. Но я не могу придумать сценарий, когда запись в базу данных не имеет значения. Даже ведение журнала имеет значение!

Что вы называете функцией [для которой] один и тот же вход всегда будет возвращать один и тот же выход, но также имеет побочные эффекты?

Такая функция называется

детерминистический

Алгоритм, поведение которого может быть полностью предсказано на основе входных данных.

termwiki.com

По поводу состояния:

В зависимости от того, чье определение функции вы используете, функция не имеет состояния. Если вы пришли из объектно-ориентированного мира, помните, что x.f(y)это метод. Как функция это будет выглядеть так f(x,y). И если вы находитесь в замыканиях с закрытой лексической областью, помните, что неизменное состояние может также быть частью выражения функций. Это только изменчивое состояние, которое будет влиять на функции детерминированного характера. Таким образом, f (x) = x + 1 является детерминированным, пока 1 не изменяется. Не имеет значения, где хранится 1.

Ваши функции оба детерминированы. Ваша первая тоже чистая функция. Ваш второй не чист.

Чистая функция

1. Функция всегда оценивает одно и то же значение результата, учитывая одно и то же значение аргумента. Значение результата функции не может зависеть от какой-либо скрытой информации или состояния, которые могут изменяться во время выполнения программы или между различными выполнениями программы, а также не может зависеть от какого-либо внешнего ввода от устройств ввода-вывода.

2. Оценка результата не вызывает какого-либо семантически наблюдаемого побочного эффекта или вывода, такого как мутация изменяемых объектов или вывод на устройства ввода-вывода.

wikipedia.org

Точка 1 означает детерминированность . Пункт 2 означает ссылочную прозрачность . Вместе они означают, что чистая функция позволяет изменять только свои аргументы и возвращаемое значение. Ничто другое не вызывает изменений. Больше ничего не изменилось.

Если вы не заботитесь о побочном эффекте, то он прозрачен. Конечно, возможно, что вам все равно, но кто-то другой заботится, поэтому применимость этого термина зависит от контекста.

Я не знаю общего термина для точно описываемых вами свойств, но важным подмножеством являются те, которые являются идемпотентными . В информатике, немного отличающейся от математики *, идемпотентная функция - это функция, которая может повторяться с тем же эффектом; то есть чистый побочный эффект от многократного выполнения такой же, как и один раз.

Таким образом, если ваш побочный эффект заключается в обновлении базы данных с определенным значением в определенной строке или в создании файла с точно согласованным содержимым, то он будет идемпотентным , но если он будет добавлен в базу данных или добавлен в файл тогда бы этого не было.

Комбинации идемпотентных функций могут быть или не быть идемпотентными в целом.

* Использование идемпотента в информатике иначе, чем в математике, по-видимому, произошло из-за неправильного использования математического термина, который затем был принят, потому что концепция полезна.

Я не знаю, как называются такие функции (или есть ли даже какое-то систематическое имя), но я бы назвал функцию, которая не является чистой (как и другие ответы, сжатые), но всегда возвращает один и тот же результат, если снабжена теми же параметрами, параметры »(по сравнению с функцией его параметров и некоторым другим состоянием). Я бы назвал это просто функцией, но, к сожалению, когда мы говорим «функция» в контексте программирования, мы имеем в виду что-то, что вообще не должно быть действительной функцией.

Это в основном зависит от того, заботишься ты о нечистоте или нет. Если семантика этой таблицы такова, что вам все равно, сколько записей, то она чистая. Иначе, это не чисто.

Или, другими словами, это нормально, если оптимизация, основанная на чистоте, не нарушает семантику программы.

Более реалистичный пример был бы, если вы пытались отладить эту функцию и добавили операторы регистрации. Технически, регистрация - побочный эффект. Логи делают это нечистым? Нет.

Я бы сказал, что лучше всего спросить не о том, как мы это называем, а о том, как мы будем анализировать такой кусок кода. И мой первый ключевой вопрос в таком анализе:

• Зависит ли побочный эффект от аргумента функции или результата от побочного эффекта?
  • Нет . «Эффективная функция» может быть преобразована в чистую функцию, эффективное действие и механизм их объединения.
  • Да: «эффективная функция» - это функция, которая дает монадический результат.

Это легко проиллюстрировать в Haskell (и это предложение - только половина шутки). Пример случая «нет» будет примерно таким:

double :: Num a => a -> IO a
double x = do
  putStrLn "I'm doubling some number"
  return (x*2)

В этом примере действие, которое мы предпринимаем (выводим строку "I'm doubling some number"), не влияет на отношения xи результат. Это означает, что мы можем реорганизовать его таким образом (используя Applicativeкласс и его *>оператор), что показывает, что функция и эффект фактически ортогональны:

double :: Num a => a -> IO a
double x = action *> pure (function x)
  where
    -- The pure function 
    function x = x*2  
    -- The side effect
    action = putStrLn "I'm doubling some number"

Так что в этом случае я бы лично сказал, что это тот случай, когда вы можете выделить чистую функцию. Об этом много говорят на Haskell - учатся выделять чистые части из эффективного кода.

Пример типа «да», где чистая и эффективная части не ортогональны:

double :: Num a => a -> IO a
double x = do
  putStrLn ("I'm doubling the number " ++ show x)
  return (x*2)

Теперь строка, которую вы печатаете, зависит от значения x. Функция часть (умножить xна два), однако, не зависит от влияния на всех, так что мы можем по- прежнему учитывать это:

logged :: (a -> b) -> (a -> IO x) -> IO b
logged function logger a = do
  logger a
  return (function a)

double x = logged function logger
  where function = (*2) 
        logger x putStrLn ("I'm doubling the number " ++ show x)

Я мог бы продолжить приводить другие примеры, но я надеюсь, что этого достаточно, чтобы проиллюстрировать точку, с которой я начал: вы не «называете» это чем-то, вы анализируете, как чистая и эффективная части соотносятся, и выделяете их, когда это так. в ваших интересах.

Это одна из причин, по которой Haskell Monadтак широко использует свой класс. Монады являются (помимо прочего) инструментом для проведения такого анализа и рефакторинга.

Функции, которые предназначены для побочных эффектов, часто называют эффективными . Пример https://slpopejoy.github.io/posts/Effectful01.html