是否能够声明Lisp函数'；纯'；有益吗？

我最近读了很多关于函数式语言的文章，以及它作为一种纯函数式语言所带来的好处。（我对讨论Lisp的monad不感兴趣）尽可能（至少在逻辑上）隔离具有副作用的函数对我来说是有意义的。我已经使用了大量的

setf

和其他破坏性函数，并且我认识到在Lisp及其（大多数）派生语言中需要它们

我们开始：

像

（declare pure）

这样的东西是否有助于优化编译器？或者这是一个没有实际意义的观点，因为它已经知道了

声明是否有助于证明函数或程序，或者至少证明声明为纯的子集？或者这又是一件不必要的事情，因为程序员、编译器和验证程序已经明白了这一点

如果没有其他原因，那么编译器是否有助于提高具有此声明的函数的纯度，并增加Lisp程序的可读性/可维护性

这些有什么意义吗？还是我现在累得连想都不敢想

如果您能在这里有任何见解，我将不胜感激。欢迎提供有关编译器实现或可证明性的信息

编辑

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为了澄清，我不打算把这个问题限制在CommonLisp上。它显然（我认为）不适用于某些派生语言，但我也很好奇其他Lisp的某些功能是否倾向于支持（或不支持）这种功能。

给定一个Lisp函数，知道它是纯函数还是非纯函数通常是不可判定的。当然，必要条件和充分条件可以在编译时测试。（如果根本没有不纯操作，则函数必须是纯的；如果无条件执行不纯操作，则函数必须是不纯的；对于更复杂的情况，编译器可以尝试证明函数是纯的或不纯的，但它不会在所有情况下都成功。）

如果用户可以手动将函数注释为纯函数，那么编译器可以（a）更努力地证明函数是纯函数，即在放弃之前花费更多时间，或者（b）假设函数是纯函数，并添加对不纯函数不正确的优化（例如，记忆结果）。因此，是的，如果假设注释是正确的，那么将函数注释为纯函数可以帮助编译器

除了上面的“更加努力”的启发法之外，注释将无助于证明东西，因为它不会向验证者提供任何信息。（换句话说，证明者可以假设注释在尝试之前总是存在的。）然而，将纯函数作为其纯度的证明是有意义的

编译器可以（a.）检查纯函数在编译时是否确实是纯函数，但这通常是不可判定的，或者（b.）添加代码以尝试在运行时捕获纯函数中的副作用，并将其报告为错误。（a.）可能有助于使用简单的启发式方法（如“无条件执行不纯操作），（b.）有助于调试

不，这似乎有道理。希望这个答案也有道理

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当我们可以假定纯粹性和参考性时，通常的好处适用 透明度。我们可以自动记忆热点。我们可以 自动并行计算。我们可以处理很多问题 竞争条件。我们也可以使用结构共享来共享我们需要的数据 know不能修改，例如（准）原语`cons（） 不需要复制它考虑的列表中的cons单元格。 这些细胞不会受到另一个cons细胞的任何影响 这个例子有点明显，但编译器通常 在解决更复杂的结构共享方面表现出色

然而，实际确定lambda（函数）是纯的还是有 引用透明性在Common Lisp中非常棘手。记住这一点 funcall（foo-bar）从查看（符号函数foo）开始 这个案子

(defun foo (bar)
  (cons 'zot bar))

foo（）是纯的

下一个lambda也是纯的

(defun quux ()
 (mapcar #'foo '(zong ding flop)))

但是，稍后我们可以重新定义foo：

(let ((accu -1))
 (defun foo (bar)
   (incf accu)))

对quux（）的下一个调用不再是纯的！旧的纯foo（）已被删除 重新定义为一个不纯的lambda.Yikes。这个例子可能有点 人为的，但从词汇上重新定义一些并不罕见 函数，例如一个let块。在这种情况下，它不是 可能知道编译时会发生什么

Common Lisp具有非常动态的语义，因此 能够提前确定控制流和数据流（例如 编译时的实例）非常困难，而且在大多数情况下都非常有用 完全不可判定。这是具有动态 在Lisp中有很多你不能使用的常用习惯用法 如果你必须使用静态输入法，那么主要是这些输入法会影响你的输入 尝试做很多有意义的静态分析。我们可以为原语做 像犯人和朋友，但对于兰巴斯来说，除了 原始人我们身处更深的水域，尤其是在 我们需要看看函数之间复杂的相互作用，记住这一点 只有当它调用的所有lambda都是纯的时，lambda才是纯的

(defun quux ()
 (mapcar #'foo '(zong ding flop)))

在我的头顶上，有可能，通过一些深入的宏观研究， 从某种意义上说，每个lambda 一个额外的参数，它是一个表示整个状态的单子 lisp图像（我们显然可以限制自己使用什么函数 但能做到这一点可能更有用 声明我们自己的纯洁性，从我们向编译器承诺的意义上说 这个lambda确实是纯洁的，如果不是，后果就是

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没有定义，各种混乱可能接踵而至……

你有两个答案，但都没有触及真正的问题

首先，是的，知道一个函数是纯函数显然是好的