结构化编程中是否存在函数约束？

Question

我只是和一位教授C(编程基础课程)的同事(大学讲师)交谈。他说如果他在函数中使用I/O (scanf、printf或cin count)，或者如果他写了一个做两件事的函数(例如，为了返回数组的最大值，他不应该对数组进行排序并返回第一个元素)，他就不会给学生打分，但是他可以使用两个函数，一个用于排序，另一个用于返回第一个元素.

我认为这些都与他的教学方法有关，但他声称这是结构化编程中的函数原则。

函数真的有这样的约束和定义吗？那些是什么?如果是的话，他们讨论的主题是什么？是否应该在C或C++教学课程中讨论这些问题？

Answer 1

scanf和printf使用stdin和stdout，这意味着以下几点：

• 它们有副作用。这意味着它们不适合于函数式编程和并行计算。想象一下读取stdin的两个线程。并行运行这些线程可能带来什么后果？调试那些只会出现并且很难重现的问题会有多容易呢？
• 它们创建依赖关系。如果库依赖于stdin和stdout，那么在用户期望通过GUI而不是控制台显示数据的桌面应用程序中，使用起来简单吗？那网络应用呢？为了解决这个问题，可以使用依赖注入，确定库是如何与外部世界交互的，而不是依赖于stdin和stdout。
• 如果程序在无人值守的情况下运行(外部交互命令提示符)怎么办？这通常是Linux命令行脚本中的一个问题，这些脚本假设总是有一个用户可以输入Y或N来回答特定的问题。它适用于非常基本的场景，当有人需要以自动化的方式使用它们时，它就会不幸地失败(在技术上仍然是可能的，只是不必要的复杂)。
• 它们使得单元测试比应该进行的更加困难。
• 他们假设输入和输出表单应该并且永远不会被配置。例如，一个方法可以printf有关其执行的信息以便被监视，这可能是基本场景所需要的。现在，如果应用程序增长了，并且应该将相同的信息发送到syslog，怎么办？如果需要过滤呢？

至于做两件事的功能，这显然是错误的。函数应该做一件和一件事，就像类只对功能的单个部分(SRP)负有责任一样。

让这个方法做多件事情会产生几种效果：

• 很难为函数找到一个简洁、清晰的名称。CreateProductAndRefreshCache是个丑陋的名字。
• 它通常会导致长期的方法。将这种方法分成两个较短的方法，往往可以获得更好的可读性和可维护性。
• 单元测试并不简单。

Answer 2

他可能指的有两件事:副作用和可镇定性。

scanf和printf做IO，这是一个副作用。副作用(输入、输出和变量的变异)并不完全符合函数的数学定义，而且会使程序更难推理，因此有一种叫做“函数”的编程范式，它尽可能地避免这种情况。然而，C++并不是一种真正的函数式语言，所以如果他对它严格的话，那可能就没有什么意义了。

如果一个函数做了两件事，那么它就可以被分解成两个函数，分别做分开的事情，然后组合起来。这有以下几个原因:每个单独的函数都比较小(使推理更容易)，可以单独理解，最重要的是，可以更容易地与其他函数组合来完成新的任务。