Wie nennt man eine Funktion, bei der dieselbe Eingabe immer dieselbe Ausgabe zurückgibt, aber auch Nebenwirkungen hat?

Angenommen, wir haben eine normale reine Funktion wie z

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

Und dann ändern wir es so, dass es eine Nebenwirkung hat

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

Soweit ich weiß, wird es nicht als reine Funktion angesehen, weil ich oft Leute höre, die reine Funktionen als "Funktionen ohne Nebenwirkungen" bezeichnen. Es verhält sich jedoch wie eine reine Funktion, sofern es für dieselben Eingaben dieselbe Ausgabe zurückgibt.

Gibt es einen anderen Namen für diese Art von Funktion, ist er unbenannt oder ist er immer noch rein und ich irre mich über die Definition von Reinheit?

Ich bin mir nicht sicher, ob es sich um eine universelle Definition von Reinheit handelt, aber aus Sicht von Haskell (einer Sprache, in der sich Programmierer für Dinge wie Reinheit und referenzielle Transparenz interessieren) ist nur die erste Ihrer Funktionen "rein". Die zweite Version von addist nicht rein . Also als Antwort auf deine Frage würde ich es "unrein" nennen;)

Nach dieser Definition ist eine reine Funktion eine Funktion, die:

1. Kommt nur auf seine Eingabe an. Das heißt, bei gleicher Eingabe wird immer die gleiche Ausgabe zurückgegeben.
2. Ist referenziell transparent: Die Funktion kann frei durch ihren Wert ersetzt werden und das "Verhalten" des Programms ändert sich nicht.

Mit dieser Definition ist klar, dass Ihre zweite Funktion nicht als rein betrachtet werden kann, da sie gegen Regel 2 verstößt. Das heißt, die folgenden beiden Programme sind NICHT äquivalent:

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

und

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

Dies liegt daran, dass obwohl beide Funktionen den gleichen Wert zurückgeben, die Funktion fzweimal in die Datenbank gschreibt, jedoch einmal! Es ist sehr wahrscheinlich, dass Schreibvorgänge in die Datenbank Teil des beobachtbaren Verhaltens Ihres Programms sind. In diesem Fall habe ich gezeigt, dass Ihre zweite Version von addnicht "rein" ist.

Wenn Schreibvorgänge in die Datenbank kein feststellbarer Bestandteil des Verhaltens Ihres Programms sind, können beide Versionen von addals gleichwertig und rein betrachtet werden. Aber ich kann mir kein Szenario vorstellen, in dem das Schreiben in die Datenbank keine Rolle spielt. Auch das Protokollieren spielt eine Rolle!

Wie nennt man eine Funktion, [für die] dieselbe Eingabe immer dieselbe Ausgabe zurückgibt, aber auch Nebenwirkungen hat?

Eine solche Funktion heißt

deterministisch

Ein Algorithmus, dessen Verhalten anhand der Eingabe vollständig vorhergesagt werden kann.

termwiki.com

Zum Stand:

Abhängig von der Definition einer von Ihnen verwendeten Funktion hat eine Funktion keinen Status. Wenn Sie aus der objektorientierten Welt kommen, denken Sie daran, dass dies x.f(y)eine Methode ist. Als Funktion würde es so aussehen f(x,y). Und wenn Sie in Abschlüsse mit eingeschlossenem lexikalischem Gültigkeitsbereich verwickelt sind, denken Sie daran, dass der unveränderliche Zustand ebenso gut Teil des Funktionsausdrucks sein kann. Es ist nur ein veränderlicher Zustand, der die deterministische Natur der Funktionen beeinflussen würde. Also ist f (x) = x + 1 deterministisch, solange sich die 1 nicht ändert. Egal wo die 1 gespeichert ist.

Ihre Funktionen sind beide deterministisch. Deine erste ist auch eine reine Funktion. Dein zweiter ist nicht rein.

Funktion pur

1. Die Funktion wertet bei gleichen Argumentwerten immer den gleichen Ergebniswert aus. Der Funktionsergebniswert kann weder von verborgenen Informationen oder Zuständen abhängen, die sich während der Programmausführung oder zwischen verschiedenen Programmausführungen ändern, noch von externen Eingaben von E / A-Geräten.

2. Die Auswertung des Ergebnisses verursacht keine semantisch beobachtbaren Nebenwirkungen oder Ausgaben, wie z. B. Mutationen von veränderlichen Objekten oder Ausgaben an E / A-Geräte.

wikipedia.org

Punkt 1 bedeutet deterministisch . Punkt 2 bedeutet referentielle Transparenz . Zusammen bedeuten sie, dass eine reine Funktion nur ihre Argumente und ihren zurückgegebenen Wert ändern kann. Sonst ändert sich nichts. Sonst wird nichts verändert.

Wenn Ihnen die Nebenwirkung egal ist, ist sie referenziell transparent. Es ist natürlich möglich, dass Sie sich nicht darum kümmern, aber jemand anderes. Die Anwendbarkeit des Begriffs ist also kontextabhängig.

Ich kenne keinen allgemeinen Begriff für genau die Eigenschaften, die Sie beschreiben, aber eine wichtige Untergruppe sind diejenigen, die idempotent sind . In der Informatik ist eine idempotente Funktion etwas anders als in der Mathematik * und kann mit demselben Effekt wiederholt werden. Das heißt, das Netto-Nebeneffekt-Ergebnis, wenn man es viele Male macht, ist dasselbe wie wenn man es einmal macht.

Wenn Ihre Nebenwirkung darin bestand, eine Datenbank mit einem bestimmten Wert in einer bestimmten Zeile zu aktualisieren oder eine Datei mit genau konsistenten Inhalten zu erstellen, wäre dies idempotent , würde sie jedoch zur Datenbank hinzugefügt oder an eine Datei angehängt , dann würde es nicht.

Kombinationen von idempotenten Funktionen können insgesamt idempotent sein oder auch nicht.

* Die Verwendung von idempotent in der Informatik anders als in der Mathematik scheint auf eine falsche Verwendung des mathematischen Begriffs zurückzuführen zu sein, der damals angenommen wurde, weil das Konzept nützlich ist.

Ich weiß nicht, wie solche Funktionen aufgerufen werden (oder ob es überhaupt einen systematischen Namen gibt), aber ich würde eine Funktion aufrufen, die nicht rein ist (da andere Antworten kauerten), aber immer das gleiche Ergebnis liefert, wenn sie mit den gleichen Parametern versorgt wird parameter "(verglichen mit der Funktion seiner Parameter und einem anderen Zustand). Ich würde es einfach Funktion nennen, aber wenn wir im Kontext der Programmierung "Funktion" sagen, meinen wir leider etwas, das überhaupt keine tatsächliche Funktion sein muss.

Es hängt im Wesentlichen davon ab, ob Ihnen die Verunreinigung wichtig ist oder nicht. Wenn die Semantik dieser Tabelle so ist, dass es Ihnen egal ist, wie viele Einträge es gibt, dann ist es rein. Sonst ist es nicht rein.

Oder anders ausgedrückt, es ist in Ordnung, solange Optimierungen, die auf Reinheit basieren, die Programmsemantik nicht beeinträchtigen.

Ein realistischeres Beispiel wäre, wenn Sie versuchen würden, diese Funktion zu debuggen und Protokollanweisungen hinzuzufügen. Technisch ist die Protokollierung ein Nebeneffekt. Machen die Protokolle es unrein? Nein.

Ich würde sagen, das Beste, was wir fragen sollten, ist nicht, wie wir es nennen würden, sondern wie wir ein solches Stück Code analysieren würden . Und meine erste Schlüsselfrage bei einer solchen Analyse wäre:

• Hängt die Nebenwirkung vom Argument der Funktion oder vom Ergebnis der Nebenwirkung ab?
  • Nein: Die "wirksame Funktion" kann zu einer reinen Funktion, einer wirksamen Aktion und einem Mechanismus zu deren Kombination umgestaltet werden.
  • Ja: Die "effektive Funktion" ist eine Funktion, die ein monadisches Ergebnis erzeugt.

Dies ist in Haskell einfach zu veranschaulichen (und dieser Satz ist nur ein halber Witz). Ein Beispiel für den "Nein" -Fall wäre:

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

In diesem Beispiel hat die Aktion, die wir ausführen (die Zeile drucken "I'm doubling some number"), keinen Einfluss auf die Beziehung zwischen xund dem Ergebnis. Dies bedeutet, dass wir es auf diese Weise umgestalten können (unter Verwendung der ApplicativeKlasse und ihres *>Operators), was zeigt, dass die Funktion und der Effekt tatsächlich orthogonal sind:

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"

In diesem Fall würde ich persönlich sagen, dass Sie eine reine Funktion herausrechnen können. Bei vielen Haskell-Programmen geht es darum, wie man die reinen Teile aus dem effektiven Code herausrechnet.

Ein Beispiel für die Art "Ja", bei der der reine und der wirksame Teil nicht orthogonal sind:

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

Nun hängt die Zeichenfolge, die Sie drucken, vom Wert von ab x. Der Funktionsteil (multiplizieren xmit zwei) hängt jedoch überhaupt nicht vom Effekt ab, sodass wir ihn trotzdem ausklammern können:

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)

Ich könnte weitere Beispiele nennen, aber ich hoffe, dies ist genug, um den Ausgangspunkt zu verdeutlichen: Man nennt es nicht "etwas", man analysiert, wie die reinen und die wirksamen Teile zusammenhängen und faktorisiert sie, wenn es so ist zu Ihrem Vorteil.

Dies ist einer der Gründe, warum Haskell seine MonadKlasse so ausgiebig nutzt . Monaden sind unter anderem ein Werkzeug, um diese Art von Analyse und Refactoring durchzuführen.

Funktionen, die Nebenwirkungen hervorrufen sollen, werden oft als wirksam bezeichnet . Beispiel https://slpopejoy.github.io/posts/Effectful01.html