Scala 中的 "side-effect" 是什么？

Question

我目前正在学习使用 Scala 进行函数式编程。

我也在了解循环以及由于副作用应如何避免循环。

这是什么意思？

Answer 1

作为来自@Jörg 的附加示例，使用用 Scala 编写的命令式语言来执行这个简单的循环：

def printUpTo(limit: Int): Unit = {
  var i = 0
  while(i <= limit)
  {
    println("i = " + i)
    i += 1
    // in another part of the loop
    if (i % 5 == 0) { i += 1 } // ops. We should not evaluate "i" here.
  }
}

在此循环中有一个声明为 var i 的变量，它是每次迭代都会更改的状态。虽然这种状态变化从外部是不可见的（每次进入函数时都会创建一个新的变量副本），但 var 通常意味着代码中没有不必要的混乱并且可以简化代码。确实可以。

作为函数式程序员，我们必须努力在所有地方使用不可变状态。在这个循环例子中，如果有人在另一个地方改变了 var i 的值，比如 if (i % 5 == 0) { i += 1 } ，因为不注意，将很难调试和发现。这是我们必须避免的副作用。因此，使用不可变状态可以避免此类错误。这是使用不可变状态的相同示例。

def printUpToFunc1(limit: Int): Unit = {
  for(i <- (0 to limit)) {
    println("i = " + i)
  }
}

而且我们可以只使用 foreach:

让代码更清晰

def printUpToFunc2(limit: Int): Unit = {
  (0 to limit).foreach {
    i => println("i = " + i)
  }
 }

更小...

def printUpToFunc3(limit: Int): Unit = (0 to limit).foreach(println)

Answer 2

纯函数式编程语言中的函数完全类似于数学中的函数：它们根据参数值生成结果值，而仅根据参数值生成结果值.

副作用（通常简称为效应）是其他所有。 IE。所有不读取参数和return结果的东西都是副作用。

这包括但不限于：

变异状态，
正在从控制台读取输入，
打印输出到控制台，
读取、创建、删除或写入文件，
从网络读取或写入，
反思，
根据当前时间，
启动或中止线程或进程，或
真的是任何一种 I/O，最重要的是
调用不纯函数。

最后一条非常重要：调用不纯函数会使函数不纯。从这个意义上说，副作用是 具有传染性的。

请注意，“只允许您阅读参数”的说法有些简化。一般来说，我们认为函数的环境也是一种“不可见”的参数。这意味着，例如，允许 Closure 从它关闭的环境中读取变量。允许函数读取全局变量。

Scala 是一种面向对象的语言，具有方法，其中有一个不可见的 this 参数，它们可以读取。

这里重要的属性叫做Referential Transparency。一个函数或表达式是引用透明 如果你可以用它的值替换它而不改变程序的含义（反之亦然）。

请注意，通常，术语“纯”或“纯功能”、“引用透明”和“无副作用”可互换使用。

例如，在下面的程序中，（子）表达式 2 + 3 是引用透明的，因为我可以用它的值 5 替换它而不改变程序的含义：

println(2 + 3)

与

的含义完全相同

println(5)

然而，println方法不是引用透明的，因为如果我用它的值替换它，程序的含义就会改变：

println(2 + 3)

不和

是同一个意思吗

()

就是 () 的值（发音为“unit”），也就是 println 的 return 值。

这样做的结果是引用透明函数总是return在传递相同的参数时得到相同的结果值。对于所有代码，您应该为相同的输入获得相同的输出。或者更一般地说，如果你一遍又一遍地做同样的事情，同样的结果应该一遍又一遍地发生。

这就是循环和副作用之间的联系所在：循环一遍又一遍地做同样的事情。所以，它应该一遍又一遍地得到相同的结果。但它不会：它会至少一次有不同的结果，即它会完成。（除非是无限循环。）

为了使循环有意义，它们必须有副作用。但是，纯函数式程序 不能有副作用 。因此，循环 在纯函数式程序中不可能有意义。

Answer 3

所有这些都是很好的答案。如果您来自另一种语言，只需添加一个快速点。

无效函数

函数return什么都没有，例如void，暗示有副作用。

例如，如果您在 c# 中有此代码

void Log (string message) => Logger.WriteLine(message);

这会导致副作用，即向记录器写入内容。

重要吗？可能你不在乎。不过，这个呢？

def SubmitOrder(order: Order): Unit = 
{
   // code that submits an order 
}

这样不好。稍后再看。

为什么副作用不好？

除了一些明显的原因，包括：

难以推理：必须阅读整个函数体才能了解发生了什么；
可变状态：容易出错并且可能不是线程安全的

最重要的是，测试起来很烦

如何避免副作用？

一个简单的方法就是总是尝试 return 一些东西。（当然，还是尽量不要在内部改变状态，关闭即可）

比如前面的例子，如果不是Unit，我们有：

def SubmitOrder(order: Order): Either[SubmittedOrder, OrderSubmissionError] = 
{
   // code that submits an order 
}

这会好很多，它告诉 reader 有副作用以及可能发生的情况。

循环中的副作用

现在回到你关于循环的问题，如果不分析你的实际情况，很难提出如何避免循环的副作用。

但是，如果您正在编写一个函数，然后想编写一个调用该函数的循环，请确保该函数不会修改局部变量或其他地方的状态。

Scala 中的 "side-effect" 是什么？

What is a "side-effect" in Scala?

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