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
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.
其他回答
下面是如何在没有可变状态的情况下编写代码:不是将变化状态放入可变变量中，而是将其放入函数的参数中。不写循环，而是写递归函数。比如这段命令式代码:
f_imperative(y) {
local x;
x := e;
while p(x, y) do
x := g(x, y)
return h(x, y)
}
变成这样的函数代码(类似scheme的语法):
(define (f-functional y)
(letrec (
(f-helper (lambda (x y)
(if (p x y)
(f-helper (g x y) y)
(h x y)))))
(f-helper e y)))
或者这个Haskellish代码
f_fun y = h x_final y
where x_initial = e
x_final = loop x_initial
loop x = if p x y then loop (g x y) else x
至于为什么函数式程序员喜欢这样做(你没有问)，你的程序中无状态的部分越多，就有越多的方法可以在不中断的情况下将这些部分组合在一起。无状态范式的强大之处在于它本身不具有无状态性(或纯粹性)，而在于它使您能够编写强大的、可重用的函数并将它们组合起来。
你可以在John Hughes的论文Why Functional Programming Matters中找到一个很好的教程，里面有很多例子。
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()
)
);
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。
除了别人给出的很好的答案，想想Java中的Integer和String类。这些类的实例是不可变的，但这并不意味着仅仅因为它们的实例不可更改，这些类就毫无用处。不可变性给了你一定的安全性。您知道，如果使用String或Integer实例作为Map的键，则该键不能更改。将其与Java中的Date类进行比较:
Date date = new Date();
mymap.put(date, date.toString());
// Some time later:
date.setTime(new Date().getTime());
你已经无声地改变了地图中的一个键!使用不可变对象(如在函数式编程中)要干净得多。更容易推断会发生什么副作用——没有!这意味着程序员更容易，优化器也更容易。
Functional programming avoids state and emphasizes functionality. There's never any such thing as no state, though the state might actually be something that's immutable or baked into the architecture of what you're working with. Consider the difference between a static web server that just loads up files off the filesystem versus a program that implements a Rubik's cube. The former is going to be implemented in terms of functions designed to turn a request into a file path request into a response from the contents of that file. Virtually no state is needed beyond a tiny bit of configuration (the filesystem 'state' is really outside the scope of the program. The program works the same way regardless of what state the files are in). In the latter though, you need to model the cube and your program implementation of how operations on that cube change its state.
