在函数式编程中时间函数是如何存在的?

我必须承认我对函数式编程了解不多。我从这里和那里读到它，所以开始知道在函数式编程中，一个函数返回相同的输出，对于相同的输入，无论函数被调用多少次。它就像一个数学函数，对于函数表达式中包含的输入参数的相同值，计算出相同的输出。

例如，考虑这个:

f(x,y) = x*x + y; // It is a mathematical function

不管你用了多少次f(10,4)它的值总是104。因此，无论你在哪里写f(10,4)，你都可以用104替换它，而不改变整个表达式的值。此属性称为表达式的引用透明性。

正如维基百科所说，

相反，在函数式代码中，函数的输出值只取决于函数的输入参数，因此调用函数f两次，参数x的值相同，两次将产生相同的结果f(x)。

函数式编程中是否存在时间函数(返回当前时间)?

如果是，那它怎么可能存在?它是否违反了函数式编程的原则?它尤其违反了引用透明性，这是函数式编程的特性之一(如果我理解正确的话)。如果没有，那么在函数式编程中如何知道当前时间呢?

当前回答

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。

2011-09-01 09:18:51

其他回答

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。

2011-09-01 18:02:36

大多数函数式编程语言都不是纯粹的，也就是说，它们允许函数不仅依赖于它们的值。在这些语言中，完全有可能有一个返回当前时间的函数。从你标记这个问题的语言中，这适用于Scala和f#(以及ML的大多数其他变体)。

在Haskell和Clean等纯语言中，情况就不同了。在Haskell中，当前时间不是通过函数，而是通过所谓的IO操作，这是Haskell封装副作用的方式。

在Clean中，它将是一个函数，但该函数将以一个世界值作为参数，并返回一个新的世界值(除了当前时间)作为结果。类型系统将确保每个世界值只能使用一次(并且每个消耗世界值的函数将产生一个新的世界值)。这样，每次调用time函数时都必须使用不同的参数，因此允许每次返回不同的时间。

2011-09-01 08:36:44

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。