Почему функция с бесполезным изолированным `static` считается нечистой?

Результат чистой функции полностью определяется ее входными аргументами. Здесь под результатом понимается не только возвращаемое значение, но и эффект с точки зрения виртуальной машины, определенный стандартом C/C++. Другими словами, если функция иногда демонстрирует неопределенное поведение с одними и теми же входными аргументами, ее нельзя считать чистой (поскольку поведение отличается от одного вызова к другому с одинаковыми входными аргументами). вход).

В конкретном случае со статической локальной переменной эта переменная может стать источником гонки данных, если f вызывается одновременно в нескольких потоках. Гонка данных означает неопределенное поведение. Другой возможный источник UB — переполнение целого числа со знаком, которое может в конечном итоге произойти.

Концепция чистых функций, кажется, имеет значение только в... функциональных языках? Поправьте меня если я ошибаюсь. Ссылка на Википедию, которую вы предоставляете, содержит две ссылки вверху, одна из которых Практически адекватное руководство профессора Фрисби по функциональному программированию. Если существует несколько различных квалификаций для чистой функции, в том числе:

не имеет наблюдаемого побочного эффекта

Это важно, потому что одна из вещей, которые мы можем сделать с чистой функцией (в отличие от нечистой функции), — это мемоизация (по ссылке выше) или кэширование ввода/вывода. Чистые функции также проверяемы, разумны и самодокументируемы.

Я предполагаю, что запоминание имеет значение для компилятора, поэтому вопрос о том, является ли функция "чистой" может считаться эквивалентным вопросу о том, может ли компилятор запомнить функцию. Кажется, что концепция локальной переменной static, которую никакая другая часть кода не затрагивает, — это просто плохой код, и компилятор должен выдать предупреждение об этом. Но должен ли компилятор оптимизировать его? И должен ли компилятор попытаться выяснить, действительно ли любая заданная static локальная переменная не имеет побочных эффектов?

Кажется, что проще спроектировать компилятор так, чтобы он всегда помечал функцию как нечистую, если у нее есть static локальный, вместо того, чтобы писать логику, чтобы халтурить и думать о том, запоминаема функция или нет. Видишь местного static? Бум: больше не чистый.

Так что с точки зрения компилятора это нечисто.

А как насчет других свойств чистой функции?

проверяемый, разумный и самодокументируемый

Тесты обычно пишет человек, поэтому я бы сказал, что эту функцию можно тестировать. Хотя некоторые автоматизированные программы для написания тестов могут снова увидеть, что они не запоминаются, и просто полностью игнорировать написание тестов для них. Это гипотетическое программное обеспечение может просто пропустить что-либо с локальными static. Опять же, гипотетически.

Является ли код разумным? Конечно нет. Хотя я не уверен, насколько это важно. Он ничего не делает. Это затрудняет понимание. («Почему Боб написал функцию таким образом? Это ситуация Magic/More Magic?»).

Является ли код самодокументируемым? Опять же, я бы сказал, что нет. Но опять же, это вырожденный пример кода.

Я думаю, что самый большой аргумент против того, что это считается чистой функцией, заключается в том, что компилятор функционального языка был бы совершенно разумным, если бы он просто предположил, что он не чистый.

Я думаю, что самый большой аргумент в пользу того, что это считается чистой функцией, заключается в том, что мы можем посмотреть на нее собственными глазами и увидеть, что внешнее поведение явно отсутствует. Не обращайте внимания на то, что подписанное переполнение не определено. Замените его типом данных, который определил переполнение и является атомарным. Что ж, теперь нет неопределенного поведения, но оно по-прежнему выглядит странно.

«В заключение, мне все равно, чистый он или нет».

Позвольте мне перефразировать мой предыдущий (выше) вывод.

Я склонен просто сканировать функцию на предмет любой мутации статических переменных и заканчивать работу. Бум, уже не чисто.

Можно ли считать функцию чистой, если мы действительно о ней подумаем? Конечно. Но в чем смысл? Если необходимо изменить определение чистой функции, приведите доводы в пользу этого. Похоже, вы думаете, что это чистая функция. Это нормально, я вижу в этом достоинства. Я также вижу достоинства в том, чтобы считать это нечистой функцией.

Несмотря на то, что это не ответ, это действительно зависит от того, для чего вы используете определение чистого. Если он пишет компилятор? Вероятно, вы захотите использовать более консервативное определение чистоты, допускающее ложные срабатывания и исключающее эту функцию. Чтобы произвести впечатление на группу второкурсников компьютерных наук, слушая Zep? Выберите определение, которое признает, что это не имеет побочных эффектов, и закройте его.