最近我读了很多关于函数式编程的东西，大部分我都能理解，但有一件事我就是搞不懂，那就是无状态编码。在我看来，通过删除可变状态来简化编程就像通过删除仪表盘来“简化”一辆汽车:最终产品可能更简单，但希望它能与最终用户交互。
几乎我能想到的每个用户应用程序都将状态作为核心概念。如果你写了一个文档(或一个SO post)，状态会随着每一个新的输入而改变。或者如果你玩电子游戏，会有大量的状态变量，从所有角色的位置开始，这些角色往往会不断移动。如果不跟踪不断变化的值，您怎么可能做任何有用的事情呢?
每次我发现一些讨论这个问题的东西，它都是用真正的技术函数语言写的，假设我没有浓厚的FP背景。有谁知道如何向那些对命令式编码有很好的、扎实的理解，但在函数方面完全是n00b的人解释这一点吗?
编辑:到目前为止，一堆回复似乎试图让我相信不可变值的优点。我懂你的意思。这很有道理。我不明白的是，在没有可变变量的情况下，如何跟踪必须不断变化的值。
当前回答
我现在才开始讨论这个问题，但是我想为那些正在与函数式编程作斗争的人补充几点。
函数式语言维护与命令式语言完全相同的状态更新，但它们是通过将更新后的状态传递给后续的函数调用来实现的。这是一个沿着数轴移动的简单例子。您的状态是您当前的位置。
首先是命令式方式(在伪代码中)
moveTo(dest, cur):
while (cur != dest):
if (cur < dest):
cur += 1
else:
cur -= 1
return cur
现在是函数式的方式(在伪代码中)。我非常依赖三元运算符，因为我希望有命令式背景的人能够读懂这段代码。所以如果你不经常使用三元运算符(我总是避免它在我的命令式的日子)下面是它是如何工作的。
predicate ? if-true-expression : if-false-expression
您可以通过将一个新的三元表达式放在假表达式的位置来连接三元表达式
predicate1 ? if-true1-expression :
predicate2 ? if-true2-expression :
else-expression
考虑到这一点，下面是函数版本。
moveTo(dest, cur):
return (
cur == dest ? return cur :
cur < dest ? moveTo(dest, cur + 1) :
moveTo(dest, cur - 1)
)
这是一个简单的例子。如果这是在游戏世界中移动人，你就必须引入一些副作用，如在屏幕上绘制对象的当前位置，并根据对象移动的速度在每次调用中引入一些延迟。但你仍然不需要可变状态。
The lesson is that functional languages "mutate" state by calling the function with different parameters. Obviously this doesn't really mutate any variables, but that's how you get a similar effect. This means you'll have to get used to thinking recursively if you want to do functional programming. Learning to think recursively is not hard, but it does take both practice and a toolkit. That small section in that "Learn Java" book where they used recursion to calculate factorial does not cut it. You need a toolkit of skills like making iterative processes out of recursion (this is why tail recursion is essential for functional language), continuations, invariants, etc. You wouldn't do OO programming without learning about access modifiers, interfaces etc. Same thing for functional programming.
我的建议是做小Schemer(注意我说的是“做”而不是“读”)，然后做SICP的所有练习。当你完成时，你的大脑会和刚开始时不一样。
其他回答
请记住:函数式语言是图灵完备的。因此，任何用命令式语言执行的有用任务都可以用函数式语言完成。最后，我认为混合方法是有意义的。像f#和Clojure(我确信还有其他语言)这样的语言鼓励无状态设计，但在必要时允许可变性。
注意，说函数式编程没有“状态”有点误导，可能是造成混淆的原因。它肯定没有“可变状态”，但它仍然可以有被操纵的值;它们只是不能就地更改(例如，您必须从旧值创建新值)。
这是一个严重的过度简化，但是想象一下你有一个OO语言，其中类上的所有属性只在构造函数中设置一次，所有方法都是静态函数。您仍然可以通过让方法获取包含计算所需的所有值的对象，然后返回带有结果的新对象(甚至可能是同一对象的新实例)来执行几乎任何计算。
将现有代码转换为这种范式可能“很难”，但这是因为它确实需要一种完全不同的思考代码的方式。但作为一个副作用，在大多数情况下，您可以免费获得大量并行机会。
附录:(关于如何跟踪需要更改的值的编辑) 当然，它们会被存储在一个不可变的数据结构中……
这不是一个建议的“解决方案”，但最简单的方法是，你可以将这些不可变的值存储到一个类似map(字典/哈希表)的结构中，以“变量名”为键。
显然，在实际解决方案中，您应该使用更明智的方法，但这确实表明，如果其他方法都不起作用，那么在最坏情况下，您可以使用这样一个贯穿调用树的映射来“模拟”可变状态。
For highly interactive applications such as games, Functional Reactive Programming is your friend: if you can formulate the properties of your game's world as time-varying values (and/or event streams), you are ready! These formulae will be sometimes even more natural and intent-revealing than mutating a state, e.g. for a moving ball, you can directly use the well-known law x = v * t. And what's better, the game's rules written such way compose better than object-oriented abstractions. For example, in this case, the ball's speed can be also a time-varying value, which depends on the event stream consisting of the ball's collisions. For more concrete design considerations, see Making Games in Elm.
只是做同一件事的不同方式。
Consider a simple example such as adding the numbers 3, 5, and 10. Imagine thinking about doing that by first changing the value of 3 by adding 5 to it, then adding 10 to that "3", then outputting the current value of "3" (18). This seems patently ridiculous, but it is in essence the way that state-based imperative programming is often done. Indeed, you can have many different "3"s that have the value 3, yet are different. All of this seems odd, because we have been so ingrained with the, quite enormously sensible, idea that the numbers are immutable.
现在，当您将值设置为不可变时，考虑添加3、5和10。3加5得到另一个值8，然后再加10得到另一个值18。
这是做同样事情的等价方法。所有必要的信息都存在于这两种方法中，只是形式不同。其中，信息以状态的形式存在，并存在于改变状态的规则中。在另一种情况下，信息存在于不可变数据和函数定义中。
这很简单。在函数式编程中，你可以使用任意多的变量……但前提是它们是局部变量(包含在函数中)。因此，只需将代码包装在函数中，在这些函数之间来回传递值(作为传递的参数和返回值)……这就是它的全部!
这里有一个例子:
function ReadDataFromKeyboard() {
$input_values = $_POST[];
return $input_values;
}
function ProcessInformation($input_values) {
if ($input_values['a'] > 10)
return ($input_values['a'] + $input_values['b'] + 3);
else if ($input_values['a'] > 5)
return ($input_values['b'] * 3);
else
return ($input_values['b'] - $input_values['a'] - 7);
}
function DisplayToPage($data) {
print "Based your input, the answer is: ";
print $data;
print "\n";
}
/* begin: */
DisplayToPage (
ProcessInformation (
GetDataFromKeyboard()
)
);
