14、局部效果与可变状态：函数式编程中的优雅处理

局部效果与可变状态：函数式编程中的优雅处理

1 引言

函数式编程（FP）强调使用纯函数和不可变数据结构来构建程序，这使得代码更加易于理解和测试。然而，在实际应用中，某些算法或性能优化需要局部使用可变状态。本篇文章将探讨如何在保持引用透明性和纯度的前提下，安全地引入局部可变状态。我们将介绍一种称为ST单子的数据类型，它允许我们在函数内部局部地使用可变状态，同时确保这些变化不会泄漏到函数外部。

2 引用透明性与纯度

2.1 引用透明性的定义

引用透明性是函数式编程的核心概念之一。一个表达式是引用透明的，如果对于所有程序，该表达式的每次出现都可以被其求值结果替换，而不会影响程序的含义。例如：

val x = 5 + 3
val y = x * 2 // y 的值为 16

在这个例子中， 5 + 3 是引用透明的，因为它始终计算出相同的结果 8 ，并且可以用 8 替换而不会改变程序的行为。

2.2 纯度的定义

纯函数是没有副作用的函数，即函数的输出仅取决于输入参数，而不受外部因素的影响。例如：

def add(a: Int, b: Int): Int = a + b

add 函数是一个纯函数，因为它只根据输入参数 a 和 b