JavaScript纯函数

JavaScript纯函数

纯函数（Pure Function）是函数式编程中的核心概念之一，也是编写可预测、可维护代码的重要原则。在JavaScript中，纯函数具有以下两个关键特性：

1. 相同的输入始终返回相同的输出（确定性） 2. 不产生副作用（不会修改外部状态）

特性详解

1. 确定性

纯函数在给定相同输入时，总是返回相同的结果，不受外部状态影响。数学函数就是典型的纯函数，例如：

// 纯函数示例
function square(x) {
    return x * x;
}

console.log(square(5)); // 输出: 25 (无论调用多少次，结果都相同)

2. 无副作用

纯函数不会修改任何外部状态，包括：

• 不修改传入的参数
• 不修改全局变量
• 不进行I/O操作（如网络请求、文件读写）
• 不调用非纯函数（如`Math.random()`或`Date.now()`）

// 非纯函数示例（有副作用）
let counter = 0;
function increment() {
    counter++; // 修改了外部变量
    return counter;
}

// 纯函数版本
function pureIncrement(num) {
    return num + 1; // 不修改外部状态
}

纯函数 vs 非纯函数

flowchart LR A[函数] --> B[纯函数] A --> C[非纯函数] B --> D[确定性] B --> E[无副作用] C --> F[可能依赖外部状态] C --> G[可能有副作用]

实际应用案例

1. 数据处理

纯函数非常适合数据转换场景：

// 购物车价格计算（纯函数实现）
function calculateTotal(cartItems) {
    return cartItems.reduce((total, item) => {
        return total + (item.price * item.quantity);
    }, 0);
}

const cart = [
    { name: "Book", price: 10, quantity: 2 },
    { name: "Pen", price: 2, quantity: 5 }
];

console.log(calculateTotal(cart)); // 输出: 30

2. React组件

React推崇使用纯函数组件：

// React纯函数组件
function Welcome(props) {
    return <h1>Hello, {props.name}</h1>;
}

数学表示

纯函数可以用数学函数表示： $f(x)=y$ 其中：

• $x$ 是输入
• $y$ 是输出
• 对于相同的 $x$，总是得到相同的 $y$

优点

• 可预测性：结果只依赖输入，易于推理
• 可测试性：不需要复杂的环境设置
• 可缓存性：可以记忆化（memoize）结果
• 并行安全：无共享状态，可安全并行执行

注意事项

虽然纯函数有很多优点，但在实际开发中： 1. 应用不可能完全由纯函数组成（需要I/O等副作用） 2. 合理组合纯函数和非纯函数 3. 将副作用限制在可控范围内

练习示例

将以下非纯函数转换为纯函数：

// 原始版本（非纯）
let discount = 0.1;
function applyDiscount(price) {
    return price * (1 - discount);
}

// 纯函数版本
function pureApplyDiscount(price, discountRate) {
    return price * (1 - discountRate);
}

总结

纯函数是JavaScript函数式编程的基石，它们通过限制副作用和提高确定性使代码更可靠。虽然实际应用中需要与非纯函数配合使用，但尽可能多地使用纯函数能显著提高代码质量。