您正在讨论函数式编程中一个非常重要的主题，即执行I/O。许多纯语言是通过使用嵌入式领域特定语言来实现的，例如，一种子语言，其任务是编码可以产生结果的动作。

例如，Haskell运行时希望我定义一个名为main的操作，该操作由组成程序的所有操作组成。运行时然后执行此操作。大多数情况下，这样做只会执行纯代码。运行时将不时使用计算出的数据执行I/O，并将数据反馈回纯代码。

You might complain that this sounds like cheating, and in a way it is: by defining actions and expecting the runtime to execute them, the programmer can do everything a normal program can do. But Haskell's strong type system creates a strong barrier between pure and "impure" parts of the program: you cannot simply add, say, two seconds to the current CPU time, and print it, you have to define an action that results in the current CPU time, and pass the result on to another action that adds two seconds and prints the result. Writing too much of a program is considered bad style though, because it makes it hard to infer which effects are caused, compared to Haskell types that tell us everything we can know about what a value is.

示例:clock_t c = time(NULL);Printf ("%d\n"， c + 2);在Haskell中，vs. main = getCPUTime >>= \ C -> print (C + 2*1000*1000*1000*1000)操作符>>=用于组合动作，将第一个动作的结果传递给产生第二个动作的函数。这看起来很神秘，Haskell编译器支持语法糖，允许我们编写后面的代码如下:

type Clock = Integer -- To make it more similar to the C code

-- An action that returns nothing, but might do something
main :: IO ()
main = do
    -- An action that returns an Integer, which we view as CPU Clock values
    c <- getCPUTime :: IO Clock
    -- An action that prints data, but returns nothing
    print (c + 2*1000*1000*1000*1000) :: IO ()

后者看起来很有必要，不是吗?

是的!你说对了!Now()或CurrentTime()或任何这种风格的方法签名都没有以某种方式显示引用透明性。但是通过对编译器的指令，它是由系统时钟输入参数化的。

通过输出，Now()可能看起来没有遵循引用透明性。但是系统时钟和它上面的功能的实际行为是坚持的 引用透明性。

另一种解释是:没有函数可以获得当前时间(因为它一直在变化)，但一个动作可以获得当前时间。让我们说getClockTime是一个常量(或者一个零函数，如果你喜欢的话)，它表示获取当前时间的动作。无论什么时候使用，这个动作每次都是一样的，所以它是一个真正的常数。

同样地，我们说print是一个函数，它需要一些时间来表示并将其打印到控制台。由于函数调用在纯函数式语言中不会产生副作用，因此我们将其想象为一个接受时间戳的函数，并返回将其打印到控制台的操作。同样，这是一个真实的函数，因为如果你给它相同的时间戳，它每次都会返回相同的打印操作。

Now, how can you print the current time to the console? Well, you have to combine the two actions. So how can we do that? We cannot just pass getClockTime to print, since print expects a timestamp, not an action. But we can imagine that there is an operator, >>=, which combines two actions, one which gets a timestamp, and one which takes one as argument and prints it. Applying this to the actions previously mentioned, the result is... tadaaa... a new action which gets the current time and prints it. And this is incidentally exactly how it is done in Haskell.

Prelude> System.Time.getClockTime >>= print
Fri Sep  2 01:13:23 東京 (標準時) 2011

因此，从概念上讲，您可以这样看待它:纯函数式程序不执行任何I/O，它定义了一个操作，然后运行时系统执行该操作。该操作每次都是相同的，但执行它的结果取决于执行时的情况。

我不知道这是否比其他解释更清楚，但它有时会帮助我这样思考。

如果是，那它怎么可能存在?这难道不违反原则吗 函数式编程吗?它尤其违反了参照原则 透明度

它的存在不是纯粹的功能性的。

如果不是，那么如何知道当前时间是泛函的 编程吗?

首先，了解如何在计算机上检索时间可能是有用的。从本质上讲，有一个板载电路来记录时间(这就是电脑通常需要一个小电池的原因)。然后可能会有一些内部进程在某个内存寄存器上设置时间的值。这本质上可以归结为CPU可以检索到的值。

对于Haskell，有一个“IO动作”的概念，它表示一种类型，可以执行一些IO进程。因此，我们不引用时间值，而是引用IO时间值。所有这些都是纯功能性的。我们引用的不是时间，而是“读取时间寄存器的值”之类的东西。

当我们实际执行Haskell程序时，IO操作将实际发生。

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。

你的问题合并了计算机语言的两种相关衡量标准:函数式/命令式和纯粹/不纯粹。

函数式语言定义了函数的输入和输出之间的关系，命令式语言按照特定的执行顺序描述了特定的操作。

纯粹的语言不会产生或依赖副作用，而不纯粹的语言则自始至终都在使用副作用。

百分之百纯粹的程序基本上是无用的。他们可能会进行有趣的计算，但因为他们没有副作用，他们没有输入或输出，所以你永远不会知道他们计算了什么。

要想有用，一个程序至少要有一点不纯。使纯程序有用的一种方法是将它放在一个薄的非纯包装器中。比如下面这个未经测试的Haskell程序:

-- this is a pure function, written in functional style.
fib 0 = 0
fib 1 = 1
fib n = fib (n-1) + fib (n-2)

-- This is an impure wrapper around the pure function, written in imperative style
-- It depends on inputs and produces outputs.
main = do
    putStrLn "Please enter the input parameter"
    inputStr <- readLine
    putStrLn "Starting time:"
    getCurrentTime >>= print
    let inputInt = read inputStr    -- this line is pure
    let result = fib inputInt       -- this is also pure
    putStrLn "Result:"
    print result
    putStrLn "Ending time:"
    getCurrentTime >>= print