我很惊讶，没有一个答案或评论提到共代数或共归纳。通常，同归纳法在对无限数据结构进行推理时被提及，但它也适用于无穷无尽的观察流，例如CPU上的时间寄存器。一个协代数模型隐藏状态;同感应模型观察到这种状态。(正常诱导模型构造状态。)

这是响应式函数式编程中的一个热门话题。如果你对这类东西感兴趣，请阅读以下内容:http://digitalcommons.ohsu.edu/csetech/91/(28页)

Richard B. Kieburtz，“响应式函数式编程”(1997)。CSETech。第91篇(链接)

不引入计划生育的其他概念就可以回答这个问题。

可能性1:time作为函数参数

一门语言包括

语言核心和 标准库。

引用透明性是语言核心的属性，而不是标准库的属性。它绝不是用那种语言编写的程序的属性。

使用OP的符号，应该有一个函数

f(t) = t*v0 + x0; // mathematical function that knows current time

他们会要求标准库获取当前时间，比如1.23，并以该值作为参数f(1.23)(或者只是1.23*v0 + x0，参考透明!)来计算函数。这样代码就能知道当前时间。

可能性2:返回值为时间

回答OP的问题:

函数式编程中是否存在时间函数(返回当前时间)?

是的，但是这个函数必须有一个参数，你必须用不同的输入来计算它，这样它就会返回不同的当前时间，否则它就违反了FP的原则。

f(s) = t(s)*v0 + x0; // mathematical function t(s) returns current time

这是我上面所描述的另一种方法。但话又说回来，首先获取这些不同输入的问题仍然归结为标准库。

可能性3:函数式响应式编程

其思想是函数t()计算为与函数t2配对的当前时间。当需要当前时间时，调用t2()，它会给函数t3，以此类推

(x, t2) = t(); // it's x o'clock now
...
(x2, t3) = t2(); // now it's already x2 o'clock
...
t(); x; // both evaluate to the initial time, referential transparency!

关于FP还有更多，但我认为这超出了op的范围。例如，如何要求标准库计算一个函数，并以纯函数的方式对其返回值进行操作:这是关于副作用而不是参考透明度的。

在函数式编程中时间函数是如何存在的?

早在1988年，Dave Harrison在定义带有实时处理功能的早期函数式语言时就面临着这个问题。他为Ruth选择的解决方案可以在他的论文《功能性实时编程:Ruth语言及其语义》第50页中找到:

一个唯一的时钟在运行时自动提供给每个Ruth进程，以提供实时信息，[…]

那么这些时钟是如何定义的呢?第61页:

时钟树由一个表示当前时间的非负整数节点和两个包含未来事件时间的子树组成。

此外:

当树被(惰性地)计算时，每个节点都被实例化为节点实例化时的系统时间值，从而使程序引用当前时间。

翻译成Haskell:

type Clock = Tree Time
type Time  = Integer -- must be zero or larger

data Tree a = Node { contents :: a,
                     left     :: Tree a,
                     right    :: Tree a }

除了访问当前时间(带内容)之外，每个Ruth进程还可以提供其他时钟(带左时钟和右时钟)，以便在程序的其他地方使用。如果一个进程不止一次需要当前时间，那么它必须每次都使用一个新节点——实例化后，节点的内容保持不变。

这就是函数式语言中时间函数的存在方式:无论调用它的地方，它总是应用于唯一的输入值(在这里是一个时间树)。

是的，函数式编程中可以存在一个获得时间的函数，它使用了函数式编程的一个稍微修改过的版本，称为非纯函数式编程(默认的或主要的是纯函数式编程)。

在获取时间(或读取文件，或发射导弹)的情况下，代码需要与外部世界进行交互以完成工作，而这个外部世界并不是基于函数式编程的纯粹基础。为了允许纯函数式编程世界与这个不纯的外部世界进行交互，人们引入了不纯函数式编程。毕竟，不与外部世界交互的软件除了做一些数学计算之外没有任何用处。

很少有函数式编程语言具有这种内嵌的不纯特性，这样就不容易区分哪些代码是不纯的，哪些是纯的(如f#等)，而一些函数式编程语言确保当你做一些不纯的事情时，代码与纯代码相比明显突出，如Haskell。

另一种有趣的方式是，函数式编程中的get time函数将接受一个“world”对象，该对象具有世界的当前状态，如时间、生活在世界中的人数等。然后从世界对象中获取时间，这个世界对象总是纯的，即你在相同的世界状态下通过，你将总是得到相同的时间。

这完全可以用纯功能的方式来完成。有几种方法可以做到这一点，但最简单的方法是让time函数不仅返回时间，还返回您必须调用以获得下一次时间测量的函数。

在c#中，你可以这样实现它:

// Exposes mutable time as immutable time (poorly, to illustrate by example)
// Although the insides are mutable, the exposed surface is immutable.
public class ClockStamp {
    public static readonly ClockStamp ProgramStartTime = new ClockStamp();
    public readonly DateTime Time;
    private ClockStamp _next;

    private ClockStamp() {
        this.Time = DateTime.Now;
    }
    public ClockStamp NextMeasurement() {
        if (this._next == null) this._next = new ClockStamp();
        return this._next;
    }
}

(请记住，这是一个简单的示例，而不是实际的示例。特别是，列表节点不能被垃圾收集，因为它们是由ProgramStartTime根的。)

这个“ClockStamp”类就像一个不可变的链表，但实际上节点是按需生成的，所以它们可以包含“当前”时间。任何想要测量时间的函数都应该有一个'clockStamp'参数，并且必须在其结果中返回其最近的时间测量值(这样调用者就不会看到旧的测量值)，如下所示:

// Immutable. A result accompanied by a clockstamp
public struct TimeStampedValue<T> {
    public readonly ClockStamp Time;
    public readonly T Value;
    public TimeStampedValue(ClockStamp time, T value) {
        this.Time = time;
        this.Value = value;
    }
}

// Times an empty loop.
public static TimeStampedValue<TimeSpan> TimeALoop(ClockStamp lastMeasurement) {
    var start = lastMeasurement.NextMeasurement();
    for (var i = 0; i < 10000000; i++) {
    }
    var end = start.NextMeasurement();
    var duration = end.Time - start.Time;
    return new TimeStampedValue<TimeSpan>(end, duration);
}

public static void Main(String[] args) {
    var clock = ClockStamp.ProgramStartTime;
    var r = TimeALoop(clock);
    var duration = r.Value; //the result
    clock = r.Time; //must now use returned clock, to avoid seeing old measurements
}

当然，这有点不方便，必须把最后的测量输入输出，输入输出，输入输出。隐藏样板文件的方法有很多，尤其是在语言设计级别。我认为Haskell使用这种技巧，然后通过使用单子隐藏丑陋的部分。

在Haskell中，我们使用一个叫做monad的结构来处理副作用。单子基本上意味着你将值封装到容器中，并在容器中使用一些函数将值与值之间的函数链接起来。如果容器的类型为:

data IO a = IO (RealWorld -> (a,RealWorld))

我们可以安全地实现IO动作。IO类型的动作是一个函数，它接受一个RealWorld类型的令牌，并返回一个新的令牌和结果。

这背后的想法是，每个IO操作都会改变外部状态，由神奇的令牌RealWorld表示。通过使用单子，我们可以将多个函数链接在一起，从而改变现实世界。一个单子最重要的功能是>>=，发音为bind:

(>>=) :: IO a -> (a -> IO b) -> IO b

>>=取一个动作和一个函数，该函数取这个动作的结果并由此创建一个新的动作。返回类型是新动作。例如，假设现在有一个函数::IO String，它返回一个表示当前时间的String。我们可以用putStrLn函数链接它来打印它:

now >>= putStrLn

或者用do-Notation写，这对命令式程序员来说更熟悉:

do currTime <- now
   putStrLn currTime

所有这些都是纯粹的，因为我们将关于外部世界的突变和信息映射到RealWorld令牌。因此，每次运行此操作时，当然会得到不同的输出，但输入是不相同的:RealWorld令牌是不同的。