Детерминированность и побочные эффекты — PHP: Основы программирования

Детерминированность

Независимо от того, какой язык программирования используется, функции внутри него обладают некоторыми фундаментальными свойствами. Зная эти свойства, легче прогнозировать поведение функций, способы их тестирования и место их использования. К таким свойствам относится детерминированность. Функция называется детерминированной тогда, когда для одних и тех же входных аргументов она возвращает один и тот же результат. Например, функция, переворачивающая строку, детерминированная.

<?php

strrev('cat'); // tac
strrev('cat'); // tac

Сколько бы раз мы её не вызывали, передавая туда значение 'cat', она всегда вернет 'tac' (хотя технически можно написать её и по другому, но смысла в этом никакого, а проблем доставит). В свою очередь, функция, возвращающая случайное число, не является детерминированной, так как у одного и того же входа (даже если он пустой, то есть аргументы не принимаются) мы получим всегда разный результат. Насколько он разный - не важно, даже если хотя бы один из миллиона вызовов вернет что-то другое, эта функция автоматически считается недетерминированной.

<?php

rand(); // 827606195
rand(); // 635369726

Зачем это нужно знать? Детерминированность серьёзно влияет на многие аспекты. Детерминированные функции удобны в работе, их легко оптимизировать, легко тестировать. Если есть возможность сделать функцию детерминированной, не раздумывая делайте её такой.

Побочные эффекты

Вы скорее всего уже заметили (может, подсознательно), что print_r() — это тоже функция. Она принимает на вход данные любого типа и выводит их на экран.

Внимание, вопрос: что возвращает функция print_r()? Ответ: что бы она ни возвращала, это значение никак не используется.

print_r() выводит что-то на экран, но это не возврат значения, это просто какое-то действие, которое выполняет функция. Вывод на экран и возврат значения из функции — разные и независимые операции. Технически вывод на экран равносилен записи в файл (немного особый, но всё-таки файл). Для понимания этой темы необходимо немного разобраться в устройстве операционных систем, что крайне важно для программистов.

С точки зрения программы вывод на экран — это так называемый побочный эффект. Побочным эффектом называют операции, при которых происходит взаимодействие с внешним окружением (средой выполнения). К таким операциям относятся любые сетевые взаимодействия, взаимодействие с файловой системой (чтение и запись файлов), вывод информации на экран, печать на принтере и так далее.

Побочные эффекты — один из основных источников проблем и ошибок в программных системах. Код с побочными эффектами сложен в тестировании, ненадежен. При этом без побочных эффектов программирование не имеет смысла. Без них было бы невозможно получить результат работы программы (записать в базу, вывести на экран, отправить по сети и так далее). Понимание принципов работы с побочными эффектами очень сильно влияет на стиль программирования и способность строить качественные программы. Эта тема полностью раскроется в курсе о функциях.

Вопрос для самопроверки. Можно ли определить наличие побочных эффектов внутри функции, опираясь только на её возврат?

Когда функция детерминированная и не имеет побочных эффектов, мы называем её "чистой" функцией. Чистые функции:

• проще читать
• проще отлаживать
• проще тестировать
• не зависят от порядка, в котором они вызываются
• просто запустить параллельно (одновременно)

Чистые функции независимы от времени. Недетерминизм и побочные эффекты добавляют понятие времени. Если функция зависит от чего-то, что может случиться, а может не случиться и меняет что-то за пределами своих границ, то она неожиданно становится зависимой от времени.

Дополнительные материалы

1. Детерминированные функции
2. Побочный эффект

Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»

Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты.