副作用

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我們一直忽略了解釋"!"的含義,但現在它的含義終于要揭曉了。這個 ! 表示這個對象是一個帶有"副作用"的"過程"。過程是具有副作用的函數

f x = print! x # EffectError: 不能為函數分配有副作用的對象
# 提示: 將名稱更改為 'f!'

上面的代碼會導致編譯錯誤。這是因為您在函數中使用了過程。在這種情況下,您必須將其定義為過程

p! x = print! x

p!, q!, ... 是過程的典型變量名 以這種方式定義的過程也不能在函數中使用,因此副作用是完全隔離的

方法

函數和過程中的每一個都可以是方法。函數式方法只能對self進行不可變引用,而程序性方法可以對self進行可變引用 self 是一個特殊的參數,在方法的上下文中是指調用對象本身。引用 self 不能分配給任何其他變量

C!.
    method ref self =
        x = self # 所有權錯誤: 無法移出`self`
        x

程序方法也可以采取 selfownership。從方法定義中刪除 refref!

n = 1
s = n.into(Str) # '1'
n # 值錯誤: n 被 .into 移動(第 2 行)

在任何給定時間,只有一種程序方法可以具有可變引用。此外,在獲取可變引用時,不能從原始對象獲取更多可變引用。從這個意義上說,ref! 會對self 產生副作用

但是請注意,可以從可變引用創建(不可變/可變)引用。這允許在程序方法中遞歸和 print!self

T -> T # OK (move)
T -> Ref T # OK (move)
T => Ref! T # OK (only once)
Ref T -> T # NG
Ref T -> Ref T # OK
Ref T => Ref!
T -> Ref T # NG
T -> Ref T # OK
T => Ref!

附錄: 副作用的嚴格定義

代碼是否具有副作用的規則無法立即理解 直到你能理解它們,我們建議你暫時把它們定義為函數,如果出現錯誤,添加將它們視為過程 但是,對于那些想了解該語言的確切規范的人,以下是對副作用的更詳細說明

首先,必須聲明返回值的等價與 Erg 中的副作用無關 有些過程對于任何給定的 x 都會導致 p!(x) == p!(x)(例如,總是返回 None),并且有些函數會導致 f(x) ! = f(x)

前者的一個例子是print!,后者的一個例子是下面的函數

nan _ = Float.NaN
assert nan(1) ! = nan(1)

還有一些對象,例如類,等價確定本身是不可能的

T = Structural {i = Int}
U = Structural {i = Int}
assert T == U

C = Class {i = Int}
D = Class {i = Int}
assert C == D # 類型錯誤: 無法比較類

言歸正傳: Erg 中"副作用"的準確定義是

  • 訪問可變的外部信息

"外部"一般是指外部范圍; Erg 無法觸及的計算機資源和執行前/執行后的信息不包含在"外部"中。"訪問"包括閱讀和寫作

例如,考慮 print! 過程。乍一看,print! 似乎沒有重寫任何變量。但如果它是一個函數,它可以重寫外部變量,例如,使用如下代碼:

camera = import "some_camera_module"
ocr = import "some_ocr_module"

n = 0
_ =
    f x = print x # 假設我們可以使用 print 作為函數
    f(3.141592)
cam = camera.new() # 攝像頭面向 PC 顯示器
image = cam.shot!()
n = ocr.read_num(image) # n = 3.141592

將"camera"模塊視為為特定相機產品提供 API 的外部庫,將"ocr"視為用于 OCR(光學字符識別)的庫 直接的副作用是由 cam.shot!() 引起的,但顯然這些信息是從 f 泄露的。因此,print! 本質上不可能是一個函數

然而,在某些情況下,您可能希望臨時檢查函數中的值,而不想為此目的在相關函數中添加 !。在這種情況下,可以使用 log 函數 log 打印整個代碼執行后的值。這樣,副作用就不會傳播

log "this will be printed after execution"
print! "this will be printed immediately"
# 這將立即打印
# 這將在執行后打印

如果沒有反饋給程序,或者換句話說,如果沒有外部對象可以使用內部信息,那么信息的"泄漏"是可以允許的。只需要不"傳播"信息