什么是“副作用”？

#1 楼

副作用仅指对某种状态的修改，例如：


更改变量的值；
将某些数据写入磁盘；
在用户界面中启用或禁用按钮。

与某些人似乎在说的相反：


副作用不必隐藏或隐藏意料之外的（可以，但是与计算机科学中的定义无关）；
副作用与幂等性无关。幂等函数可能有副作用，而非幂等函数可能没有副作用（例如获取当前系统日期和时间）。

这非常简单。副作用=在某处更改某些东西。

P.S.正如评论者benjol指出的那样，可能有好几个人将副作用的定义与纯函数的定义混为一谈，纯函数的作用是（a）幂等，而（b）没有副作用。在一般的计算机科学中，一种并不暗示另一种，但是功能编程语言通常倾向于强制执行这两种约束。

#2 楼

修改计算机状态或与外界交互的任何操作都被认为具有副作用。有关副作用，请参见Wikipedia。例如，此功能没有副作用。其结果仅取决于其输入参数，而在调用该程序时，程序状态或环境不会改变：

 
 
 int square(int x) { return x * x; }
 
 
 
此功能具有将数据写入输出的副作用。您不调用该函数是因为您需要它的返回值。之所以调用它，是因为您希望它对“外部世界”具有影响：
 
 
 int n = 0;
int next_n() { return n++; }
void set_n(int newN) { n = newN; }      
 
 

评论
这是一个很好的定义，但是我对它的详尽描述并不感到疯狂-正如索比约恩的回答一样，它的一部分似乎将副作用与幂等函数混为一谈。正如您的Write示例所演示的那样，具有副作用并不表示该函数曾经相对于其输入更改其输出，甚至不表示该函数的输出完全取决于输入。



 – Aaronaught

 2011年1月26日在20:14 
这与成为幂等无关。它产生输出的事实意味着它具有副作用。



 –克里斯托弗·约翰逊（Kristopher Johnson）

 2011年1月26日23:42



 
在某些系统中，调用square（x）可能会导致从磁盘加载定义了功能的模块。应该认为这是副作用吗？毕竟，这使（第一个）调用耗时异常长，RAM使用率上升等等。



 –哈根·冯·埃岑

 17年6月20日在16:31 
@HagenvonEitzen实际上，每个操作都会更改计算机的状态（CPU寄存器，内存，功耗，热量等）。 “副作用”通常是指虚构的理想执行环境，除非程序明确对其进行更改，否则该环境不会改变。但是，如果由于要更改外部计算机状态而调用square（x），则可以认为这是副作用。



 –克里斯托弗·约翰逊（Kristopher Johnson）

 17-10-6在15:43



 
对我来说，第一个插图是很合理的。但是，第二个则不然。我认为应该根据特定的环境/范围来定义副作用。如果您考虑整个宇宙，那是没有副作用的。即使将其限制在计算机上，您的功能也会影响其他进程，因为CPU的行为将不同。如果将作用域限制为局部函数作用域中可访问的事物，那么我们有话要说。



 –funct7

 19-10-14在22:43 

#3 楼

我认为现有的答案是相当不错的。我想在某些方面详细说明IMO的压力不够。

在数学中，函数只是从值的元组到值的映射。因此，给定一个函数f和一个值x，f(x)将始终是相同的结果y。您可以在表达式中的任何地方用f(x)替换y，并且什么都不会改变。

在许多编程语言中所谓的函数（或过程）是可以执行的构造（代码段），因为：


它在数学意义上计算一个函数，即给定输入值，它返回结果，或者
它产生某种效果，例如在屏幕上打印内容，更改数据库中的值，发射导弹，睡眠10秒钟，发送SMS。

因此效果不仅与状态有关，而且还与发射导弹或暂停执行几秒钟。

副作用一词听起来可能是负面的，但是通常调用函数的作用是函数本身的目的。我猜想，由于函数一词最初是在数学中使用的，因此计算值被认为是函数的主要作用，而其他任何作用都被认为是副作用。
一些编程语言使用术语过程来避免

请注意，


某些过程对于返回值和副作用都是有用的。
某些过程仅计算结果值，而没有其他影响。它们之所以称为纯函数，是因为它们所做的只是在数学意义上计算一个函数。
一些程序，例如Python中的sleep()仅对它们的（副作用）有用。这些通常被建模为返回特殊值None或unit或()或...的函数，它们仅表示计算已正确终止。

#4 楼

副作用是指操作对超出预期用途的变量/对象产生影响的情况。

调用具有以下副作用的复杂函数时，可能会发生这种情况：更改某些全局变量，即使这不是您调用它的原因（也许您调用它是为了从数据库中提取某些内容）。

我承认我在想出一个简单的示例时遇到了麻烦看起来并不完全是人为的，而且我所研究的内容中的示例太过冗长，无法在此处发布（由于与工作相关，因此我还是不应该这样做）。

我举了一个示例我们已经看到（前一阵子），如果连接处于关闭状态，它将打开数据库连接。问题在于应该在函数末尾关闭连接，但是开发人员忘记添加该代码。因此，这里有一个意外的副作用：调用过程只应该执行一个查询，并且副作用是连接保持打开状态，如果连续两次调用该函数，则会引发错误，指出连接为已经打开。


好，所以既然现在每个人都在举一些例子，我想我也可以;）

/*code is PL/SQL-styled pseudo-code because that's what's on my mind right now*/

g_some_global int := 0; --define a globally accessible variable somewhere.

function do_task_x(in_a in number) is
begin
    b := calculate_magic(in_a);
    if b mod 2 == 0 then
        g_some_global := g_some_global + b;
    end if;
    return (b * 2.3);
end;

该功能do_task_x具有返回某些计算结果的主要作用，并且具有可能修改全局变量的副作用。

当然，这是主要作用，而副作用是可以接受解释的并可能取决于实际使用情况。如果我出于修改全局变量的目的调用此函数，并且放弃返回值，则不会说修改全局变量是主要作用。

#5 楼

在编程中，副作用是过程从其范围之外更改变量时。副作用与语言无关。有一些旨在消除副作用的语言（纯函数式语言），但我不确定是否有任何需要副作用的语言，但我可能是错的。

我知道，没有内部和外部的副作用。

#6 楼

在计算机科学中，如果函数或表达式修改了某些状态或与调用函数或外界具有可观察的交互作用，则称该函数或表达式具有副作用。


从Wikipedia-副作用

从数学上讲，函数是从输入到输出的映射。调用函数的预期效果是使函数将输入映射到返回的输出。如果该函数执行其他任何操作，则无关紧要，但是，如果该函数具有未将输入映射到输出的任何行为，则该行为被认为是副作用。

在更多内容中一般而言，副作用是指不是构造设计者预期效果的任何效应。

效应是指影响演员的任何事物。如果我调用一个向女友发送分手短信的功能，则该功能会影响一堆演员，包括我，她，手机公司的网络等。调用无副作用功能的唯一预期效果是该功能从我的输入返回一个映射。因此适用于：

   public void SendBreakupTextMessage() {
        Messaging.send("I'm breaking up with you!")
   }

如果要用作函数，则唯一要做的就是返回void。如果没有副作用，则实际上不应该发送文本消息。

在大多数编程语言中，没有数学函数的构造。没有构造意欲照此使用。这就是为什么大多数语言都说您有方法或过程的原因。通过设计，它们旨在能够产生更多的效果。用一般的编程术语来说，没有人真正关心方法或过程的意图，因此当有人说此函数有副作用时，他们实际上是在说，这种构造的行为不像数学函数。当有人说这个函数没有副作用时，他们的意思是说，这种构造实际上就像数学函数一样。

根据定义，纯函数始终无副作用。纯粹的函数可以说是一种函数，即使它使用的结构允许更多的效果，但实际上仅具有与数学函数相同的效果。

我向任何人挑战告诉我什么时候没有副作用的函数不是纯净的。除非使用术语“纯”和“无副作用”的句子上下文的主要预期效果不是函数的数学预期效果，否则它们始终相等。

因此，有时，尽管这种情况很少见，但我认为这是公认的答案中缺乏区别的地方，而且也误导了人们（因为这不是最常见的假设），但有时会假定编程功能的预期效果是将输入映射到输出，其中输入不限于函数的显式参数，而输出则限于显式返回值。如果您认为这是预期效果，那么由于允许输入来自预期效果中的其他位置，因此读取文件并基于文件中内容返回不同结果的函数仍然没有副作用。 />
那么，为什么这一切都很重要？

这一切都与控制和保持控制有关。如果调用一个函数，然后又执行其他操作然后返回一个值，则很难推断出它的行为。您将需要在函数内部查找实际代码，以猜测其作用并断言其正确性。理想的情况是，很清楚并且很容易知道函数正在使用什么输入，并且它没有做其他任何事情然后为它返回输出。您可以对此稍作放松，并说确切地知道它正在使用什么输入并不像确定它没有做任何您可能不知道的然后返回值的事情那样有用，所以也许您对仅执行感到满意它不执行任何其他操作，然后将输入（无论它从何处获取）映射到输出。

在几乎所有情况下，程序的作用是产生影响，然后再映射正在运行的内容对即将出现的事情。控制副作用的想法是，您可以以一种易于理解和推理的方式来组织代码。如果将所有副作用汇总在一起，放在一个非常明确和关键的地方，就很容易知道在哪里看，并相信这就是正在发生的一切，仅此而已。如果您的输入也非常明确，则可以帮助测试不同输入的行为，并且使用起来更容易，因为您无需在很多不同的地方更改输入，只是其中一些可能并不明显。获得所需的内容。

因为最有助于理解，推理和控制程序的行为的方法是，将所有输入清楚地分组在一起，并进行显式分组，并将所有副作用分组在一起。在一起并且很明确，这就是人们通常所说的副作用，纯净的意思。

因为最有用的是对副作用及其明确性进行分组，所以有时人们只会表示此意思，并通过说它不是纯净的，而是仍然具有“副作用”自由来区分它。但是副作用是相对于假定的“预期的主要作用”的，因此它是一个上下文术语。我发现它很少使用，尽管令人惊讶的是在该线程中谈论了很多。

最后，幂等意味着用相同的输入多次调用此函数（无关紧要，它们来自何处）总是会产生相同的效果（是否有副作用）。

#7 楼

这是一个简单的示例：

int _totalWrites;
void Write(string message)
{
    // Invoking this function has the side effect of 
    // incrementing the value of _totalWrites.
    _totalWrites++;
    Debug.Write(message);
}

副作用的定义并非特定于编程，因此只需想象一下药物或进食过多的副作用即可。 />

#8 楼

副作用是代码中发生的事情并不太明显。

例如，假设您拥有此类

public class ContrivedRandomGenerator {
   public int Seed { get; set; }

   public int GetRandomValue()
   {
      Random(Seed);
      Seed++;
   }
}

何时您最初创建该类时会给它一个种子。

var randomGenerator = new ContrivedRandomGenerator();
randomGenerator.Seed = 15;
randomGenerator.GetRandomValue();

您不知道内部结构，只是希望获得一个随机值，并且期望randomGenerator.Seed仍然是15 ...但是不是。

函数调用具有更改Seed值的副作用。