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我对可变类的“引用透明度”的理解是否正确？

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从“scala 中的函数式编程”一书中，我看到了表达式“referential transparent”的定义：

如果对于所有程序 p，p 的所有出现都可以被评估 e 的结果替换而不影响 p 的含义，则表达式 e 是引用透明的。

我有一些代码示例，我不确定它们是否是引用透明的。

我将在可变类的示例中使用scala.collection.mutable.StringBuilder

1.

val x = new StringBuilder("Hello")

println(x.length)
println(x.length)

假设这里的代码是使用x的完整代码。

我可以说表达式x是一个参照透明表达式吗？

如果我使用其值new StringBuilder("Hello")更改所有x，则不会更改程序的可观察行为：

val x = new StringBuilder("Hello")

println(new StringBuilder("Hello").length)
println(new StringBuilder("Hello").length)

2.

val x = new StringBuilder("Hello")
val y = x.append("aaa")

假设这里的代码是使用x和y的完整代码。

我可以说y是参考透明的，因为它在程序中根本没用过吗？

3.

def getTheClassName(n:Int):String = {
  val x = new StringBuilder("hello")
  for(int i=0;i<n;i++) {
    x.append("world")
  }
  return x.getClass.getName
}

我可以说x是参考透明的吗？因为无论我如何用它的值替换它，返回值都不会改变。

PS：也许主要的问题是我不明白for all programs p是什么意思，它是否意味着现有的完整代码？或者可能添加的任何代码？

scala functional-programming referential-transparency

2 回答

  • 2

    它意味着您可能编写包含该表达式的任何可能的程序p。恰当地，这应该根据语言或一组可能的程序来定义。所以你的x在语言中是透明的，在这种语言中唯一有效的程序就是你编写的程序。您的y在 Scala 的子集中是引用透明的，在该子集中您不允许在StringBuilder上调用.append。但这些并不是特别有趣的语言。

    大多数时候，当人们谈论“引用透明”的表达时，他们(含蓄地)表示像Scalazzi 安全的 Scala 子集这样的东西，这通常足以表达(所有？)有用的 Scala 程序，但足够安全，足以推理。因为当然如果你被允许打电话给 e.g. System.identityHashCode()，大多数据称“参考透明”的表达实际上并非如此。

    当然，最重要的定义是操作定义;什么是“引用透明”最终取决于你想用它做什么。一个重要的用例是 compiler/library 优化：我们不希望编译器执行您在示例 1 中给出的替换，因为对于大多数程序，这种“优化”会改变程序的含义。但我们很高兴编译器通过内联不可变常量来优化我们的程序，因为我们的程序“不应该”依赖于特定常量的identityHashCode。

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  • 1

    据我所知，表达'e'是引用透明的，它是否对所有可能的程序'p'都是透明的。

    对于具体的程序'p'，它可以是“参考 transparent-like”，但如果你可以编写另一个违反“替换规则”的程序'px'，则表示表达式不是参照透明的。

    import scala.collection.mutable

  val b = new mutable.StringBuilder("Hello")
  def e = b.length

  def p0 = {
    val l1 = e
    val l2 = e
    l1 + l2
  }

  def p1 = {
    val l1 = e
    b.append("World")
    val l2 = e
    l1 + l2
  }

    它可能构建违反“e in p 的程序'p'可以用评估 e 的结果代替” - 这意味着'e'不是参考透明的。在可变状态下，构建此程序非常容易。

    在 p0 中我们可以说 e 是参考透明的，但是 p1 很容易打破它。

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