引言

今天聊点简单的，也就是“纯函数”。任何一个函数只要满足纯函数的两个特性，就是纯函数。纯函数与lambda表达式，其实没有必然的联系。只是由于lmbada表达式比较简洁，很多时候可以作为纯函数的一种实现方式。

本文的主要内容有：

1、什么是纯函数

2、纯函数的好处

3、纯函数的使用与lambda表达式

什么是纯函数

纯函数（Pure Function）是指在相同的输入下总是返回相同的输出的函数，并且没有任何可观察到的副作用。其实，纯函数的定义中，就包含了纯函数的两个特性：

1、幂等性：也叫确定性，就是给定相同的输入参数，函数总是返回相同的结果。

2、无副作用：函数不以任何方式改变外部状态，也不依赖任何可变的外部状态。外部状态，可以理解为在函数体之外的状态，比如全局变量、硬盘文件、用户输入等，闭包中需要通过nonlocal关键字声明的自由变量，严格说来，也属于外部状态。

虽然纯函数的特性看起来有些复杂，但是，要定义一个纯函数还是比较简单的，比如，我们一直演示的两数相加的函数定义：

add()函数就是一个纯函数。

我们可以更进一步扩展，虽然不是很准确，但是纯函数从形式上看，应该包括：

1、函数必须有参数。

2、函数必须有返回值。

基于这两个从表面形式上的扩展特性，我们可以粗略地判断哪些函数可能不是纯函数。比如，一个函数如果没有参数，或者没有返回值，大概就有副作用了，通常不是纯函数。

纯函数的好处

纯函数看起来很简单，但是，大道至简，好处多多。

在函数式编程范式中，纯函数有如下比较典型的好处：

1、可预测性：纯函数对于相同的输入总是返回相同的输出，这使得它们的行为更加可预测，更易于理解和调试。

2、可测试性：由于纯函数不依赖也不改变外部状态，它们的测试变得非常简单，我们只需要为函数提供一组输入并验证输出是否正确即可。

3、并发性和可并行性：纯函数没有副作用，这使得它们天使适合并行执行和多线程编程。不同的线程可以同时调用纯函数，而无需担心竞争条件或者死锁的发生。

4、易于缓存和优化：由于纯函数的输出只依赖于输入，对于相同的输入总是返回相同的结果，因此很适合进行缓存。这样有助于提高性能，特别是对耗时的计算。比如，我们前面通过缓存进行斐波那契数列的计算，其实就是纯函数的缓存。

5、模块化和可组合性：纯函数通常是独立的单元，没有外部依赖，这使得它们易于组合和重用。我们可以很方便地使用函数式的高阶函数来组合纯函数，从而实现更加复杂的逻辑。

纯函数的这些好处，显然也存在于以纯函数的使用为核心特性的函数式编程范式中。而Python作为支持多范式的编程语言，即便不是完全使用函数式编程，我们也可以在其他范式的应用中，组合函数式编程的某些特性，从而更加灵活地实现业务需求。

纯函数的使用与lambda表达式

函数式编程范式，起源于lambda推演。所以，似乎lambda表达式天然与函数式编程存在密不可分的关系。

在Python中，lambda表达式是一种简洁的定义匿名函数的方式，从而可以更加灵活地支持函数式编程的核心概念，在高阶函数、函数组合，以及流式操作中总能看到它们的身影。但是，需要特别说明的是，在Python中，lambda表达式在功能上与普通函数没有本质的区别。

虽然，lambda表达式是一种比较简洁的定义纯函数的方式，但是，lambda表达式本身并不会自动保证纯函数的特性。

以实际代码演示下lambda表达式的基本使用：

执行结果：

我们还可以使用lambda表达式实现高阶函数的特性：

执行结果：

总结

本文简单介绍了纯函数的定义及特性，然后着重列举了简单的纯函数所能带来的好处，最后简单介绍了纯函数与lambda表达式的关系（也就是没啥强关系），并通过代码实例演示了lambda表达式在定义纯函数以及高阶函数中的应用，可以看到lambda表达式对函数式编程范式的支持。

以上就是本文的全部内容了，感谢您的拨冗阅读，希望对您有所帮助。