没有可变状态，你怎么能做任何有用的事情?

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

通过使用大量的递归。

用f#(一种函数式语言)玩地字游戏。

2009-06-20 01:35:43

其他回答

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.

2011-08-29 14:43:17

JavaScript provides very clear examples of the different ways of approaching mutable or immutable state\values within its core because the ECMAScript specifications were not able to settle on a universal standard so one must continue to memorize or doublecheck which functions create a new object that they return or modify the original object passed to it. If your entire language is immutable then you know you are always getting a new (copied & possibly modified) result and never have to worry about accidentally modifying the variable before passing it into a function.

你知道哪个会返回一个新的对象，哪个会改变下面例子中的原始对象吗?

Array.prototype.push()
String.prototype.slice()
Array.prototype.splice()
String.prototype.trim()

2020-08-10 07:47:25

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。

2016-07-28 15:27:21

让我们来回答更普遍的问题:

没有状态，你怎么做有用的事情?

你不。

寻找传统语言的替代品我们必须首先认识到，一种制度不可能成为历史敏感(允许执行一个程序来影响一个后续的行为)，除非系统已经某种状态(第一个程序可以改变这种状态) 而第二个可以访问)。因此，历史敏感计算系统的模型必须具有状态转换语义学，至少在这个弱意义上。约翰·巴克斯。

(由我强调)

重要的是巴克斯随后的观察:

但这不是意味着每个计算都必须严重依赖于复杂状态[…]

像Haskell或Clean这样的函数式语言允许您轻松地将这种观察付诸实践:大多数定义都是普通的函数，就像您在数学教育中看到的那样。这就留下了一小群“杂七杂八的人”来处理所有恼人的外部状态，例如:

与用户互动，与远程服务通信，处理模拟使用随机抽样，打印出一个SVG文件(例如海报)，定期备份，

.．.两种语言都使用类型来区分普通和混杂。