3-11.【函数式编程】什么是纯函数？在 Swift 中如何判断一个函数是否纯？

1️⃣ 什么是纯函数？

定义：纯函数是满足以下条件的函数：

1. 输出仅依赖输入

   • 相同的输入必定产生相同的输出
   • 不依赖或修改外部状态

2. 没有副作用（Side Effects）

   • 不修改外部变量
   • 不操作全局状态
   • 不做 I/O（打印、写文件、网络请求等）

总结：

纯函数 = 可预测 + 无副作用

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2️⃣ 纯函数示例

func square(_ x: Int) -> Int {
    return x * x
}

• 输入：x
• 输出：x * x（仅依赖输入）
• 无副作用
  ✅ 纯函数

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带副作用的函数（非纯函数）

var counter = 0

func incrementCounter() -> Int {
    counter += 1
    return counter
}

• 输出不仅依赖输入，还依赖全局变量 counter
• 修改了外部状态
  ❌ 不是纯函数

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另一种非纯函数（I/O 副作用）

func printSquare(_ x: Int) -> Int {
    let result = x * x
    print(result)  // 打印属于副作用
    return result
}

• 即使输出依赖输入，打印行为也是副作用
  ❌ 不是纯函数

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3️⃣ Swift 中判断函数是否纯

判断方法：

1. 输入决定输出

   • 函数是否只使用参数计算结果
   • 不依赖全局变量、类属性、文件、网络等

2. 无副作用

   • 不修改外部变量
   • 不打印、不写文件、不改数据库、不发网络请求

3. 返回值类型

   • 函数最好返回值类型而非 Void（但返回值为 Void 也可以纯，只要无副作用）

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示例：纯函数链式操作

let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

// 使用纯函数操作数组
let doubledSum = numbers
    .map { $0 * 2 }   // 纯函数
    .filter { $0 > 5 } // 纯函数
    .reduce(0, +)     // 纯函数

print(doubledSum) // 18

• 每个闭包都是纯函数
• 不修改外部状态
• 相同输入总是产生相同输出

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4️⃣ 优势

1. 可预测性 → 相同输入必定输出相同
2. 易测试 → 不需要设置环境，只测试函数即可
3. 函数组合友好 → 可与 map、filter、reduce 等函数式操作安全组合
4. 并发安全 → 无副作用，天然线程安全

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✅ 总结判断纯函数的方法：

• 输出只依赖输入？ ✅
• 无副作用？ ✅
• 可重复执行得到相同结果？ ✅ → 纯函数