دالة خالصة

في برمجة الحاسوب ، الدالة النقية هي دالة لها الخصائص التالية: ^{[ 1 ] [ 2 ]}

1. تكون قيم الإرجاع للدالة متطابقة لنفس الوسائط (لا يوجد اختلاف مع المتغيرات الثابتة المحلية ، أو المتغيرات غير المحلية ، أو وسائط المرجع القابلة للتغيير ، أو تدفقات الإدخال ، أي الشفافية المرجعية )، و
2. لا توجد آثار جانبية للوظيفة (لا يوجد تغيير في المتغيرات غير المحلية، أو وسائط مرجعية قابلة للتغيير، أو تدفقات الإدخال/الإخراج).

تُعتبر عمليات الإدخال والإخراج غير نقية بطبيعتها: إذ تُضعف عمليات الإدخال الشفافية المرجعية ، وتُحدث عمليات الإخراج آثارًا جانبية. ومع ذلك، يُمكن لدالة ما أن تُجري عمليات إدخال أو إخراج وتظل نقية، إذا تم نمذجة تسلسل العمليات على أجهزة الإدخال والإخراج ذات الصلة بشكل صريح كمعامل ونتيجة، واعتُبرت عمليات الإدخال والإخراج فاشلة عندما لا يصف تسلسل الإدخال العمليات التي تم تنفيذها فعليًا منذ بدء تنفيذ البرنامج.

تضمن النقطة الثانية أن التسلسل الوحيد القابل للاستخدام كوسيط يجب أن يتغير مع كل عملية إدخال/إخراج؛ أما النقطة الأولى فتسمح باستدعاءات مختلفة لدالة تُنفذ عمليات الإدخال/الإخراج بإرجاع نتائج مختلفة نظرًا لتغير وسائط التسلسل. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

إن موناد الإدخال/الإخراج هو أسلوب برمجة يستخدم عادة لتنفيذ عمليات الإدخال/الإخراج في لغات البرمجة الوظيفية البحتة.

يمكن تخزين مخرجات دالة نقية مؤقتًا في جدول بحث. أي نتيجة تُعاد من دالة معينة تُخزن مؤقتًا، وفي المرة التالية التي تُستدعى فيها الدالة بنفس معلمات الإدخال، تُعاد النتيجة المخزنة مؤقتًا بدلًا من حساب الدالة مرة أخرى.

يمكن إجراء التخزين المؤقت عن طريق تغليف الدالة بدالة أخرى ( دالة التغليف ). ^{[ 5 ]}

من خلال التخزين المؤقت، يمكن تقليل الجهد الحسابي المتضمن في حسابات الدالة نفسها، على حساب النفقات العامة لإدارة ذاكرة التخزين المؤقت وزيادة متطلبات الذاكرة.

برنامج مكتوب بلغة C لحساب المضروب المخزن مؤقتًا ( يتوقف assert()البرنامج مع رسالة خطأ إذا كانت وسيطته خاطئة؛ على جهاز 32 بت، fact(12)لا يمكن تمثيل القيم التي تتجاوز ^{[ 6 ]} ) .

static int fact ( int n ) { return n <= 1 ? 1 : fact ( n - 1 ) * n ; }دالة ` fact_wrapper` تأخذ وسيطين: `int n` و` int`. تقوم الدالة بتعريف متغير ثابت ` cache` يحتوي على مصفوفة من 13 عنصرًا . تتحقق الدالة من أن ` n` أقل من أو يساوي 0 وأقل من 13 عنصرًا . إذا كان ` n` يساوي صفرًا ، فإن ` n` يساوي صفرًا . ثم تقوم الدالة بإرجاع ` n` .

تُتيح الدوال التي تتمتع بالخاصية الثانية المذكورة أعلاه فقط - أي التي لا تُحدث أي آثار جانبية - تقنيات تحسين المُصرّف، مثل حذف التعبيرات الفرعية المشتركة وتحسين الحلقات ، على غرار عوامل التشغيل الحسابية. ^{[ 7 ]} ومن الأمثلة على ذلك في لغة C++ length، الدالة التي تُعيد حجم سلسلة نصية، والذي يعتمد على محتويات الذاكرة التي تُشير إليها السلسلة، وبالتالي فهي تفتقر إلى الخاصية الأولى المذكورة أعلاه. ومع ذلك، في بيئة أحادية الخيوط ، فإن كود C++ التالي

std :: string s = "Hello, world!" ; int a [ 10 ] = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 }; int l = 0 ;for ( int i = 0 ; i < 10 ; ++ i ) { l += s.length ( ) + a [ i ] ; }

يمكن تحسينها بحيث يتم حساب قيمة s.length()مرة واحدة فقط، قبل الحلقة.

تسمح بعض لغات البرمجة بتعريف خاصية نقية لدالة:

• في لغتي فورتران ودي، pureيمكن استخدام الكلمة المفتاحية `require` لتعريف دالة خالية من الآثار الجانبية (أي أنها تمتلك الخاصية 2 المذكورة أعلاه فقط). ^{[ 8 ]} قد يتمكن المترجم من استنتاج الخاصية 1 من خلال تعريف الدالة. ^{[ 9 ]} انظر أيضًا: ميزات لغة فورتران 95، قسم  الإجراءات البحتة .
• في لغة GCC ، pureتحدد السمة الخاصية 2، بينما constتحدد السمة دالة نقية تمامًا تحتوي على كلتا الخاصيتين. ^{[ 10 ]}
• قد تتطلب اللغات التي توفر تنفيذ الدوال في وقت الترجمة أن تكون الدوال نقية، وأحيانًا مع إضافة بعض القيود الأخرى. ومن الأمثلة على ذلك constexprلغة C++ (كلا الخاصيتين). ^{[ 11 ]} انظر أيضًا: C++11 §  constexpr – تعابير الثوابت المعممة .

بما أن الدوال النقية لها قيم إرجاع متطابقة لنفس الوسائط ، فإنها مناسبة تمامًا لاختبار الوحدات .

• تنفيذ الدوال في وقت الترجمة – تقييم الدوال النقية في وقت الترجمة 
• الخوارزمية الحتمية - خوارزمية تُنتج دائمًا نفس المخرجات عند إدخال بيانات معينة. 
• خاصية التكرار – خاصية العمليات التي يمكن تطبيقها عدة مرات دون تغيير النتيجة 
• حساب لامدا – نظام رياضي منطقي 
• بنية بيانات وظيفية بحتة – بنية بيانات قابلة للتنفيذ بلغات وظيفية بحتة 
• إعادة الدخول (في الحوسبة) - تنفيذ دالة بالتزامن دون التداخل مع استدعاءات أخرى