D中的纯函数规划

Question

在我看来，功能纯度的力量是当深层代码路径可以被验证为无副作用的时候。在代码树的规模方面，人们可以在一个纯说明符中体验到什么，以及代码重用的水平如何？

我发现了几件事：

std.algorithm通常没有标记为pure，但可能很大程度上是纯的，要么通过要求实例化函数或mixin纯度的纯算法，要么通过纯度说明符本身具有静态多态性。

像to!string( someInt )这样有用的转换器目前并不是纯的。

用户定义的结构似乎在以下方面存在问题(如下图所示)：

1. 纯析构函数在嵌套的结构
2. 上即使在非嵌套的结构

上也是纯的后期函数。

以下代码当前在DMD 2.052 win 32位上出现多个错误。

struct InnerStruct
{
    pure this(this) {}
    pure ~this() {}
}

struct OuterStruct
{
    InnerStruct innerStruct;
    pure this(this) {}
    pure ~this() {}
}

pure void somePureFunc()
{
    OuterStruct s1 = OuterStruct(); // pure nested destructor does not compile
    OuterStruct s2 = s1;
    InnerStruct is1 = InnerStruct(); // pure non-nested destructor seems to compile
    InnerStruct is2 = is1; // pure non-nested postblit does not compile
}

void main()
{
    somePureFunc();
}

pure_postblit.d(18): Error: pure function 'somePureFunc' cannot call impure function '__cpctor'  
pure_postblit.d(20): Error: pure function 'somePureFunc' cannot call impure function '__cpctor'  
pure_postblit.d(18): Error: pure function 'somePureFunc' cannot call impure function '~this'  
pure_postblit.d(17): Error: pure function 'somePureFunc' cannot call impure function '~this'  

Answer 1

理论上，pure在D中的意义在于它应该允许保证一个函数是无副作用的，而不管该函数是如何实现的。D有两种纯度：

• 所有标记为pure的函数都是弱纯的。它们不能访问任何全局可变状态(全局变量、线程局部变量、static变量等)。或者执行I/O，但是，他们可能会改变他们的论点。这些函数的要点是，它们可以从强纯函数(详见下文)调用，而不违反强纯的保证。
• 所有弱纯和的函数都没有任何可变间接方向的参数。可以使用const和immutable类型构造函数来保证这一点。(在处理结构和类时，this指针被视为参数。)强纯函数具有人们所谈论的所有好的特性，即使它们是使用可变状态实现的。强纯函数对于任何给定的参数总是返回相同的值，并且没有明显的副作用。强纯函数是引用透明的，这意味着它们的返回值可以用给定的一组参数代替对它们的调用，而不会影响可观察的行为。任何强纯函数都可以安全地与任何其他强纯函数并行执行。

不幸的是，泛型代码与pure (以及const和immutable)之间的交互非常糟糕。有几项解决这一问题的建议，但尚未得到接受。

\std.algorithm是尽可能通用的，所以它不能要求它的lambda函数和它接受的范围是纯的。此外，在D2中添加的类型系统特性通常是语言中最有缺陷的特性，因为在修复相关问题之前，已经对更基本的功能进行了优先处理。现在，pure基本上是不可用的，除了std.math这样的琐碎情况。