Jak nazywacie funkcję, w której to samo wejście zawsze zwraca tę samą moc wyjściową, ale ma również skutki uboczne?

Powiedzmy, że mamy normalną czystą funkcję, taką jak

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

A następnie zmieniamy go tak, aby miał efekt uboczny

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

O ile wiem, nie jest to uważane za funkcję czystą, ponieważ często słyszę, jak ludzie nazywają funkcje czyste „funkcjami bez skutków ubocznych”. Zachowuje się jednak jak czysta funkcja, o ile zwraca te same dane wyjściowe dla tych samych danych wejściowych.

Czy istnieje inna nazwa dla tego typu funkcji, jest nienazwana, czy nadal jest rzeczywiście czysta i mylę się co do definicji czystości?

Nie jestem pewien co do uniwersalnych definicji czystości, ale z punktu widzenia Haskell (języka, w którym programiści dbają o takie rzeczy, jak czystość i przejrzystość referencyjna), tylko pierwsza z twoich funkcji jest „czysta”. Druga wersja addnie jest czysta . W odpowiedzi na twoje pytanie nazwałbym to „nieczystym”;)

Zgodnie z tą definicją funkcja czysta jest funkcją, która:

1. Zależy tylko od jego wkładu. Oznacza to, że przy takim samym wejściu zawsze zwróci to samo wyjście.
2. Jest referencyjnie przejrzysty: funkcję można dowolnie zastąpić jej wartością, a „zachowanie” programu się nie zmieni.

Przy tej definicji jasne jest, że drugiej funkcji nie można uznać za czystą, ponieważ łamie ona zasadę 2. Oznacza to, że następujące dwa programy NIE są równoważne:

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

i

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

Wynika to z faktu, że chociaż obie funkcje zwrócą tę samą wartość, funkcja fzapisze dwa razy w bazie danych, ale gzapisze raz! Jest bardzo prawdopodobne, że zapisy do bazy danych są częścią obserwowalnego zachowania twojego programu, w którym to przypadku pokazałem, że twoja druga wersja addnie jest „czysta”.

Jeśli zapisy do bazy danych nie są obserwowalną częścią zachowania twojego programu, wówczas obie wersje addmożna uznać za równoważne i czyste. Ale nie mogę wymyślić scenariusza, w którym zapis do bazy danych nie ma znaczenia. Nawet logowanie się ma znaczenie!

Jak nazywasz funkcję [dla której] to samo wejście zawsze zwróci to samo wyjście, ale ma również skutki uboczne?

Taka funkcja jest nazywana

deterministyczny

Algorytm, którego zachowanie można całkowicie przewidzieć na podstawie danych wejściowych.

termwiki.com

W odniesieniu do stanu:

W zależności od tego, z której definicji funkcji korzystasz, funkcja nie ma stanu. Jeśli pochodzisz ze świata obiektowego, pamiętaj, że x.f(y)jest to metoda. W funkcji mogłoby to wyglądać f(x,y). A jeśli jesteś w zamknięciach z zamkniętym zakresem leksykalnym, pamiętaj, że stan niezmienny może równie dobrze być częścią wyrażenia funkcji. Jest to tylko stan zmienny, który miałby wpływ na charakter deterministyczny funkcji. Zatem f (x) = x + 1 jest deterministyczne, o ile 1 się nie zmienia. Nie ma znaczenia, gdzie 1 jest przechowywany.

Twoje funkcje są deterministyczne. Twoja pierwsza jest również czystą funkcją. Twoja sekunda nie jest czysta.

Czysta funkcja

1. Funkcja zawsze ocenia tę samą wartość wyniku, biorąc pod uwagę te same wartości argumentu. Wartość wyniku funkcji nie może zależeć od żadnych ukrytych informacji lub stanów, które mogą ulec zmianie w trakcie wykonywania programu lub między różnymi wykonaniami programu, ani też nie może zależeć od jakichkolwiek zewnętrznych danych wejściowych z urządzeń I / O.

2. Ocena wyniku nie powoduje żadnych semantycznie obserwowalnych skutków ubocznych lub wyników, takich jak mutacja obiektów podlegających mutacji lub wyjście do urządzeń I / O.

wikipedia.org

Punkt 1 oznacza deterministyczny . Punkt 2 oznacza przejrzystość referencyjną . Razem oznaczają, że czysta funkcja pozwala tylko na zmianę argumentów i zwracanej wartości. Nic innego nie powoduje zmiany. Nic innego się nie zmienia.

Jeśli nie obchodzi Cię efekt uboczny, jest on względnie przezroczysty. Oczywiście możliwe jest, że Cię to nie obchodzi, ale robi to ktoś inny, więc zastosowanie tego terminu zależy od kontekstu.

Nie znam ogólnego terminu określającego dokładnie opisywane właściwości, ale ważnym podzbiorem są te, które są idempotentne . W informatyce, nieco inaczej niż w matematyce *, funkcja idempotentna to taka, którą można powtórzyć z tym samym skutkiem; to znaczy, że efekt uboczny nett robienia tego wiele razy jest taki sam jak robienie tego raz.

Tak więc, jeśli efektem ubocznym było zaktualizowanie bazy danych o określonej wartości w określonym wierszu lub utworzenie pliku o dokładnie spójnej zawartości, byłoby to idempotentne , ale gdyby zostało dodane do bazy danych lub dołączone do pliku , to nie byłoby.

Kombinacje idempotentnych funkcji mogą, ale nie muszą, być idempotentnymi jako całością.

* Wydaje się, że użycie idempotenta w informatyce inaczej niż w matematyce wynika z niewłaściwego użycia matematycznego terminu, który został następnie przyjęty, ponieważ ta koncepcja jest przydatna.

Nie wiem, jak wywoływane są takie funkcje (ani czy istnieje jakaś systematyczna nazwa), ale nazwałbym funkcję, która nie jest czysta (jak w przypadku innych odpowiedzi), ale zawsze zwraca ten sam wynik, jeśli jest dostarczana z tymi samymi parametrami parametry ”(w porównaniu do funkcji jego parametrów i niektórych innych stanów). Nazwałbym to po prostu funkcją, ale niestety, kiedy mówimy „funkcja” w kontekście programowania, mamy na myśli coś, co wcale nie musi być rzeczywistą funkcją.

Zasadniczo zależy to od tego, czy zależy ci na nieczystości. Jeśli semantyką tej tabeli jest to, że nie obchodzi Cię, ile jest wpisów, to jest czysta. W przeciwnym razie to nie jest czyste.

Innymi słowy, jest w porządku, o ile optymalizacje oparte na czystości nie naruszają semantyki programu.

Bardziej realistycznym przykładem może być próba debugowania tej funkcji i dodania instrukcji rejestrowania. Technicznie rejestrowanie jest efektem ubocznym. Czy dzienniki czynią to nieczystym? Nie.

Powiedziałbym, że najlepszą rzeczą, o którą należy zapytać, nie jest to, jak to nazwiemy, ale jak przeanalizujemy taki fragment kodu. A moim pierwszym kluczowym pytaniem w takiej analizie byłoby:

• Czy efekt uboczny zależy od argumentu funkcji lub wyniku od efektu ubocznego?
  • Nie: „Funkcjonalną funkcję” można przekształcić w czystą funkcję, skuteczne działanie i mechanizm ich łączenia.
  • Tak: „skuteczna funkcja” to funkcja, która daje wynik monadyczny.

Można to łatwo zilustrować w Haskell (a zdanie to tylko pół żartu). Przykładem przypadku „nie” może być coś takiego:

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

W tym przykładzie działanie, które podejmujemy (drukujemy linię "I'm doubling some number") nie ma wpływu na związek między xi wynikiem. Oznacza to, że możemy to zmienić w ten sposób (używając Applicativeklasy i jej *>operatora), co pokazuje, że funkcja i efekt są w rzeczywistości ortogonalne:

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"

Tak więc w tym przypadku osobiście powiedziałbym, że jest to przypadek, w którym można wyróżnić czystą funkcję. Dużo o tym mówi programowanie Haskell - uczenie się, jak oddzielić czyste części od efektywnego kodu.

Przykład rodzaju „tak”, w którym czyste i skuteczne części nie są ortogonalne:

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

Teraz ciąg, który drukujesz, zależy od wartości x. Część funkcji (pomnóż xprzez dwa) nie zależy jednak w ogóle od efektu, więc nadal możemy go rozdzielić:

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)

Mógłbym dalej wymieniać inne przykłady, ale mam nadzieję, że to wystarczy, aby zilustrować punkt, od którego zacząłem: nie „nazywasz” tego czymś, analizujesz, w jaki sposób łączą się czyste i skuteczne części, i rozróżniasz je, kiedy jest na twoją korzyść.

Jest to jeden z powodów, dla których Haskell Monadtak często wykorzystuje swoją klasę. Monady są (między innymi) narzędziem do przeprowadzania tego rodzaju analiz i refaktoryzacji.

Funkcje, które są przeznaczone do wywoływania skutków ubocznych są często nazywane effectful . Przykład https://slpopejoy.github.io/posts/Effectful01.html