Az F bemutatása#
Az F# megismerésének legjobb módja az F#-kód olvasása és írása. Ez a cikk bemutatja az F# főbb funkcióit, és bemutat néhány kódrészletet, amelyeket végrehajthat a számítógépen. A fejlesztési környezet beállításáról az Első lépések című témakörben olvashat.
Az F#-ban két alapfogalom létezik: függvények és típusok. Ez a bemutató a nyelv azon funkcióit hangsúlyozza, amelyek e két fogalomba tartoznak.
A kód online végrehajtása
Ha nincs telepítve az F# a gépére, a böngészőben az összes mintát végrehajthatja a F# kipróbálása a Fable-ben. A Fable az F# dialektusa, amely közvetlenül a böngészőben fut. A REPL-ben következő minták megtekintéséhez tekintse meg a Samples > Learn > Tour of F# -t a Fable REPL bal oldali menüsávján.
Függvények és modulok
Az F#-programok legalapvetőbb részei a modulokba rendezett függvények. A függvények a bemeneteken végeznek munkát a kimenetek előállításához, és a modulok szerint vannak rendszerezve, amelyek az F#-ban történő csoportosítás elsődleges módjai. Ezek a let kötéssel vannak definiálva, amely nevet ad a függvénynek, és meghatározza az argumentumait.
module BasicFunctions =
/// You use 'let' to define a function. This one accepts an integer argument and returns an integer.
/// Parentheses are optional for function arguments, except for when you use an explicit type annotation.
let sampleFunction1 x = x*x + 3
/// Apply the function, naming the function return result using 'let'.
/// The variable type is inferred from the function return type.
let result1 = sampleFunction1 4573
// This line uses '%d' to print the result as an integer. This is type-safe.
// If 'result1' were not of type 'int', then the line would fail to compile.
printfn $"The result of squaring the integer 4573 and adding 3 is %d{result1}"
/// When needed, annotate the type of a parameter name using '(argument:type)'. Parentheses are required.
let sampleFunction2 (x:int) = 2*x*x - x/5 + 3
let result2 = sampleFunction2 (7 + 4)
printfn $"The result of applying the 2nd sample function to (7 + 4) is %d{result2}"
/// Conditionals use if/then/elif/else.
///
/// Note that F# uses white space indentation-aware syntax, similar to languages like Python.
let sampleFunction3 x =
if x < 100.0 then
2.0*x*x - x/5.0 + 3.0
else
2.0*x*x + x/5.0 - 37.0
let result3 = sampleFunction3 (6.5 + 4.5)
// This line uses '%f' to print the result as a float. As with '%d' above, this is type-safe.
printfn $"The result of applying the 3rd sample function to (6.5 + 4.5) is %f{result3}"
let a kötések azt is lehetővé teszi, hogy egy értéket más nyelvek változóihoz hasonlóan egy névhez kössön. leta kötések alapértelmezés szerint nem módosíthatók, ami azt jelenti, hogy ha egy érték vagy függvény egy névhez van kötve, az nem módosítható helyben. Ez ellentétben áll más nyelvek változóival, amelyek nem módosíthatók, ami azt jelenti, hogy az értékek bármikor módosíthatók. Ha mutable kötésre van szüksége, szintaxist is használhat let mutable ... .
module Immutability =
/// Binding a value to a name via 'let' makes it immutable.
///
/// The second line of code compiles, but 'number' from that point onward will shadow the previous definition.
/// There is no way to access the previous definition of 'number' due to shadowing.
let number = 2
// let number = 3
/// A mutable binding. This is required to be able to mutate the value of 'otherNumber'.
let mutable otherNumber = 2
printfn $"'otherNumber' is {otherNumber}"
// When mutating a value, use '<-' to assign a new value.
//
// Note that '=' is not the same as this. Outside binding values via 'let', '=' is used to test equality.
otherNumber <- otherNumber + 1
printfn $"'otherNumber' changed to be {otherNumber}"
Számok, logikai értékek és sztringek
.NET-nyelvként az F# ugyanazokat a mögöttes primitív típusokat támogatja, amelyek a .NET-ben léteznek.
A különböző numerikus típusok az F#-ban a következőképpen jelennek meg:
module IntegersAndNumbers =
/// This is a sample integer.
let sampleInteger = 176
/// This is a sample floating point number.
let sampleDouble = 4.1
/// This computed a new number by some arithmetic. Numeric types are converted using
/// functions 'int', 'double' and so on.
let sampleInteger2 = (sampleInteger/4 + 5 - 7) * 4 + int sampleDouble
/// This is a list of the numbers from 0 to 99.
let sampleNumbers = [ 0 .. 99 ]
/// This is a list of all tuples containing all the numbers from 0 to 99 and their squares.
let sampleTableOfSquares = [ for i in 0 .. 99 -> (i, i*i) ]
// The next line prints a list that includes tuples, using an interpolated string.
printfn $"The table of squares from 0 to 99 is:\n{sampleTableOfSquares}"
Így néznek ki a logikai értékek és az alapvető feltételes logika végrehajtása:
module Booleans =
/// Booleans values are 'true' and 'false'.
let boolean1 = true
let boolean2 = false
/// Operators on booleans are 'not', '&&' and '||'.
let boolean3 = not boolean1 && (boolean2 || false)
// This line uses '%b'to print a boolean value. This is type-safe.
printfn $"The expression 'not boolean1 && (boolean2 || false)' is %b{boolean3}"
Így néz ki az alapszintű sztringmanipult-kezelés :
module StringManipulation =
/// Strings use double quotes.
let string1 = "Hello"
let string2 = "world"
/// Strings can also use @ to create a verbatim string literal.
/// This will ignore escape characters such as '\', '\n', '\t', etc.
let string3 = @"C:\Program Files\"
/// String literals can also use triple-quotes.
let string4 = """The computer said "hello world" when I told it to!"""
/// String concatenation is normally done with the '+' operator.
let helloWorld = string1 + " " + string2
// This line uses '%s' to print a string value. This is type-safe.
printfn "%s" helloWorld
/// Substrings use the indexer notation. This line extracts the first 7 characters as a substring.
/// Note that like many languages, Strings are zero-indexed in F#.
let substring = helloWorld[0..6]
printfn $"{substring}"
Rekordok
A csuples nagy dolog az F#-ban. Névtelen, de rendezett értékek csoportosítása, amelyek önmagukban is kezelhetők értékként. Tekintsük őket olyan értékeknek, amelyek más értékekből vannak összesítve. Számos felhasználási módjuk van, például több érték kényelmes visszaadása egy függvényből, vagy az értékek csoportosítása valamilyen alkalmi kényelem érdekében.
module Tuples =
/// A simple tuple of integers.
let tuple1 = (1, 2, 3)
/// A function that swaps the order of two values in a tuple.
///
/// F# Type Inference will automatically generalize the function to have a generic type,
/// meaning that it will work with any type.
let swapElems (a, b) = (b, a)
printfn $"The result of swapping (1, 2) is {(swapElems (1,2))}"
/// A tuple consisting of an integer, a string,
/// and a double-precision floating point number.
let tuple2 = (1, "fred", 3.1415)
printfn $"tuple1: {tuple1}\ttuple2: {tuple2}"
A upleseket is létrehozhatja struct . Ezek teljes mértékben együttműködnek a C#7/Visual Basic 15-ös csuplokkal is, amelyek szintén struct csuplok:
/// Tuples are normally objects, but they can also be represented as structs.
///
/// These interoperate completely with structs in C# and Visual Basic.NET; however,
/// struct tuples are not implicitly convertible with object tuples (often called reference tuples).
///
/// The second line below will fail to compile because of this. Uncomment it to see what happens.
let sampleStructTuple = struct (1, 2)
//let thisWillNotCompile: (int*int) = struct (1, 2)
// Although you can
let convertFromStructTuple (struct(a, b)) = (a, b)
let convertToStructTuple (a, b) = struct(a, b)
printfn $"Struct Tuple: {sampleStructTuple}\nReference tuple made from the Struct Tuple: {(sampleStructTuple |> convertFromStructTuple)}"
Fontos megjegyezni, hogy mivel struct a kumulák értéktípusok, nem konvertálhatók implicit módon hivatkozási értékké, vagy fordítva. A hivatkozás és a strukturálás között explicit módon át kell alakítania az átalakítást.
Pipelines
A csőkezelőt |> széles körben használják az adatok F#-ban történő feldolgozásakor. Ez az operátor lehetővé teszi a függvények "folyamatainak" rugalmas létrehozását. Az alábbi példa bemutatja, hogyan használhatja ki ezeket az operátorokat egy egyszerű funkcionális folyamat létrehozásához:
module PipelinesAndComposition =
/// Squares a value.
let square x = x * x
/// Adds 1 to a value.
let addOne x = x + 1
/// Tests if an integer value is odd via modulo.
///
/// '<>' is a binary comparison operator that means "not equal to".
let isOdd x = x % 2 <> 0
/// A list of 5 numbers. More on lists later.
let numbers = [ 1; 2; 3; 4; 5 ]
/// Given a list of integers, it filters out the even numbers,
/// squares the resulting odds, and adds 1 to the squared odds.
let squareOddValuesAndAddOne values =
let odds = List.filter isOdd values
let squares = List.map square odds
let result = List.map addOne squares
result
printfn $"processing {numbers} through 'squareOddValuesAndAddOne' produces: {squareOddValuesAndAddOne numbers}"
/// A shorter way to write 'squareOddValuesAndAddOne' is to nest each
/// sub-result into the function calls themselves.
///
/// This makes the function much shorter, but it's difficult to see the
/// order in which the data is processed.
let squareOddValuesAndAddOneNested values =
List.map addOne (List.map square (List.filter isOdd values))
printfn $"processing {numbers} through 'squareOddValuesAndAddOneNested' produces: {squareOddValuesAndAddOneNested numbers}"
/// A preferred way to write 'squareOddValuesAndAddOne' is to use F# pipe operators.
/// This allows you to avoid creating intermediate results, but is much more readable
/// than nesting function calls like 'squareOddValuesAndAddOneNested'
let squareOddValuesAndAddOnePipeline values =
values
|> List.filter isOdd
|> List.map square
|> List.map addOne
printfn $"processing {numbers} through 'squareOddValuesAndAddOnePipeline' produces: {squareOddValuesAndAddOnePipeline numbers}"
/// You can shorten 'squareOddValuesAndAddOnePipeline' by moving the second `List.map` call
/// into the first, using a Lambda Function.
///
/// Note that pipelines are also being used inside the lambda function. F# pipe operators
/// can be used for single values as well. This makes them very powerful for processing data.
let squareOddValuesAndAddOneShorterPipeline values =
values
|> List.filter isOdd
|> List.map(fun x -> x |> square |> addOne)
printfn $"processing {numbers} through 'squareOddValuesAndAddOneShorterPipeline' produces: {squareOddValuesAndAddOneShorterPipeline numbers}"
/// Lastly, you can eliminate the need to explicitly take 'values' in as a parameter by using '>>'
/// to compose the two core operations: filtering out even numbers, then squaring and adding one.
/// Likewise, the 'fun x -> ...' bit of the lambda expression is also not needed, because 'x' is simply
/// being defined in that scope so that it can be passed to a functional pipeline. Thus, '>>' can be used
/// there as well.
///
/// The result of 'squareOddValuesAndAddOneComposition' is itself another function which takes a
/// list of integers as its input. If you execute 'squareOddValuesAndAddOneComposition' with a list
/// of integers, you'll notice that it produces the same results as previous functions.
///
/// This is using what is known as function composition. This is possible because functions in F#
/// use Partial Application and the input and output types of each data processing operation match
/// the signatures of the functions we're using.
let squareOddValuesAndAddOneComposition =
List.filter isOdd >> List.map (square >> addOne)
printfn $"processing {numbers} through 'squareOddValuesAndAddOneComposition' produces: {squareOddValuesAndAddOneComposition numbers}"
Az előző minta az F#számos funkcióját használta, beleértve a listafeldolgozó függvényeket, az első osztályú függvényeket és a részleges alkalmazást. Bár ezek speciális fogalmak, egyértelműnek kell lennie, hogy milyen könnyen használható függvények az adatok feldolgozására a folyamatok létrehozásakor.
Listák, tömbök és sorozatok
A listák, tömbök és sorozatok három elsődleges gyűjteménytípust jelentenek az F#-magtárban.
A listák rendezett, nem módosítható, azonos típusú elemek gyűjteményei. Ezek egymáshoz csatolt listák, ami azt jelenti, hogy enumerálásra szolgálnak, de a véletlenszerű hozzáféréshez és összefűzéshez rossz választás, ha nagyok. Ez ellentétben áll más népszerű nyelvek listáival, amelyek általában nem használnak egymáshoz kapcsolódó listákat a listák megjelenítéséhez.
module Lists =
/// Lists are defined using [ ... ]. This is an empty list.
let list1 = [ ]
/// This is a list with 3 elements. ';' is used to separate elements on the same line.
let list2 = [ 1; 2; 3 ]
/// You can also separate elements by placing them on their own lines.
let list3 = [
1
2
3
]
/// This is a list of integers from 1 to 1000
let numberList = [ 1 .. 1000 ]
/// Lists can also be generated by computations. This is a list containing
/// all the days of the year.
///
/// 'yield' is used for on-demand evaluation. More on this later in Sequences.
let daysList =
[ for month in 1 .. 12 do
for day in 1 .. System.DateTime.DaysInMonth(2017, month) do
yield System.DateTime(2017, month, day) ]
// Print the first 5 elements of 'daysList' using 'List.take'.
printfn $"The first 5 days of 2017 are: {daysList |> List.take 5}"
/// Computations can include conditionals. This is a list containing the tuples
/// which are the coordinates of the black squares on a chess board.
let blackSquares =
[ for i in 0 .. 7 do
for j in 0 .. 7 do
if (i+j) % 2 = 1 then
yield (i, j) ]
/// Lists can be transformed using 'List.map' and other functional programming combinators.
/// This definition produces a new list by squaring the numbers in numberList, using the pipeline
/// operator to pass an argument to List.map.
let squares =
numberList
|> List.map (fun x -> x*x)
/// There are many other list combinations. The following computes the sum of the squares of the
/// numbers divisible by 3.
let sumOfSquares =
numberList
|> List.filter (fun x -> x % 3 = 0)
|> List.sumBy (fun x -> x * x)
printfn $"The sum of the squares of numbers up to 1000 that are divisible by 3 is: %d{sumOfSquares}"
A tömbök azonos típusú elemek rögzített méretű, mutable gyűjteményei. Támogatják az elemek gyors véletlenszerű elérését, és gyorsabbak, mint az F#-listák, mivel csak egybefüggő memóriablokkok.
module Arrays =
/// This is The empty array. Note that the syntax is similar to that of Lists, but uses `[| ... |]` instead.
let array1 = [| |]
/// Arrays are specified using the same range of constructs as lists.
let array2 = [| "hello"; "world"; "and"; "hello"; "world"; "again" |]
/// This is an array of numbers from 1 to 1000.
let array3 = [| 1 .. 1000 |]
/// This is an array containing only the words "hello" and "world".
let array4 =
[| for word in array2 do
if word.Contains("l") then
yield word |]
/// This is an array initialized by index and containing the even numbers from 0 to 2000.
let evenNumbers = Array.init 1001 (fun n -> n * 2)
/// Sub-arrays are extracted using slicing notation.
let evenNumbersSlice = evenNumbers[0..500]
/// You can loop over arrays and lists using 'for' loops.
for word in array4 do
printfn $"word: {word}"
// You can modify the contents of an array element by using the left arrow assignment operator.
//
// To learn more about this operator, see: https://learn.microsoft.com/dotnet/fsharp/language-reference/values/index#mutable-variables
array2[1] <- "WORLD!"
/// You can transform arrays using 'Array.map' and other functional programming operations.
/// The following calculates the sum of the lengths of the words that start with 'h'.
///
/// Note that in this case, similar to Lists, array2 is not mutated by Array.filter.
let sumOfLengthsOfWords =
array2
|> Array.filter (fun x -> x.StartsWith "h")
|> Array.sumBy (fun x -> x.Length)
printfn $"The sum of the lengths of the words in Array 2 is: %d{sumOfLengthsOfWords}"
A sorozatok azonos típusú elemek logikai sorozatai. Ezek általánosabb típusok, mint a listák és tömbök, amelyek bármilyen logikai elemsorozatban képesek a "nézet" használatára. Azért is kiemelkednek, mert lusták lehetnek, ami azt jelenti, hogy az elemek csak akkor számíthatók ki, ha szükség van rájuk.
module Sequences =
/// This is the empty sequence.
let seq1 = Seq.empty
/// This a sequence of values.
let seq2 = seq { yield "hello"; yield "world"; yield "and"; yield "hello"; yield "world"; yield "again" }
/// This is an on-demand sequence from 1 to 1000.
let numbersSeq = seq { 1 .. 1000 }
/// This is a sequence producing the words "hello" and "world"
let seq3 =
seq { for word in seq2 do
if word.Contains("l") then
yield word }
/// This is a sequence producing the even numbers up to 2000.
let evenNumbers = Seq.init 1001 (fun n -> n * 2)
let rnd = System.Random()
/// This is an infinite sequence which is a random walk.
/// This example uses yield! to return each element of a subsequence.
let rec randomWalk x =
seq { yield x
yield! randomWalk (x + rnd.NextDouble() - 0.5) }
/// This example shows the first 100 elements of the random walk.
let first100ValuesOfRandomWalk =
randomWalk 5.0
|> Seq.truncate 100
|> Seq.toList
printfn $"First 100 elements of a random walk: {first100ValuesOfRandomWalk}"
Rekurzív függvények
Az elemek gyűjteményeinek vagy sorozatainak feldolgozása általában az F# rekurziójával történik. Bár az F# támogatja a hurkokat és az imperatív programozást, a rekurziót előnyben részesítik, mert könnyebb garantálni a helyességet.
Feljegyzés
Az alábbi példa a kifejezésen keresztüli mintaegyezést match használja. Ezt az alapvető szerkezetet a cikk későbbi részében tekinti át.
module RecursiveFunctions =
/// This example shows a recursive function that computes the factorial of an
/// integer. It uses 'let rec' to define a recursive function.
let rec factorial n =
if n = 0 then 1 else n * factorial (n-1)
printfn $"Factorial of 6 is: %d{factorial 6}"
/// Computes the greatest common factor of two integers.
///
/// Since all of the recursive calls are tail calls,
/// the compiler will turn the function into a loop,
/// which improves performance and reduces memory consumption.
let rec greatestCommonFactor a b =
if a = 0 then b
elif a < b then greatestCommonFactor a (b - a)
else greatestCommonFactor (a - b) b
printfn $"The Greatest Common Factor of 300 and 620 is %d{greatestCommonFactor 300 620}"
/// This example computes the sum of a list of integers using recursion.
///
/// '::' is used to split a list into the head and tail of the list,
/// the head being the first element and the tail being the rest of the list.
let rec sumList xs =
match xs with
| [] -> 0
| y::ys -> y + sumList ys
/// This makes 'sumList' tail recursive, using a helper function with a result accumulator.
let rec private sumListTailRecHelper accumulator xs =
match xs with
| [] -> accumulator
| y::ys -> sumListTailRecHelper (accumulator+y) ys
/// This invokes the tail recursive helper function, providing '0' as a seed accumulator.
/// An approach like this is common in F#.
let sumListTailRecursive xs = sumListTailRecHelper 0 xs
let oneThroughTen = [1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10]
printfn $"The sum 1-10 is %d{sumListTailRecursive oneThroughTen}"
Az F# teljes mértékben támogatja a Tail Call Optimization szolgáltatást is, amely lehetővé teszi a rekurzív hívások optimalizálását, hogy ugyanolyan gyorsak legyenek, mint egy hurokszerkezet.
Rekord- és diszkriminált uniótípusok
A rekord- és uniótípusok két alapvető adattípust használnak az F#-kódban, és általában az F#-programok adatainak ábrázolására szolgálnak a legjobban. Bár ez hasonlóvá teszi őket más nyelvek osztályaihoz, az egyik elsődleges különbségük az, hogy strukturális egyenlőségi szemantikával rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy "natívan" összehasonlíthatók, és az egyenlőség egyszerű - csak ellenőrizze, hogy az egyik egyenlő-e a másikéval.
A rekordok nevesített értékek összesítése, választható tagokkal (például metódusokkal). Ha ismeri a C#-ot vagy a Java-t, akkor ezek a POCO-khoz vagy POJO-khoz hasonlóan érezhetik magukat – csak a strukturális egyenlőség és a kevesebb ceremónia esetén.
module RecordTypes =
/// This example shows how to define a new record type.
type ContactCard =
{ Name : string
Phone : string
Verified : bool }
/// This example shows how to instantiate a record type.
let contact1 =
{ Name = "Alf"
Phone = "(206) 555-0157"
Verified = false }
/// You can also do this on the same line with ';' separators.
let contactOnSameLine = { Name = "Alf"; Phone = "(206) 555-0157"; Verified = false }
/// This example shows how to use "copy-and-update" on record values. It creates
/// a new record value that is a copy of contact1, but has different values for
/// the 'Phone' and 'Verified' fields.
///
/// To learn more, see: https://learn.microsoft.com/dotnet/fsharp/language-reference/copy-and-update-record-expressions
let contact2 =
{ contact1 with
Phone = "(206) 555-0112"
Verified = true }
/// This example shows how to write a function that processes a record value.
/// It converts a 'ContactCard' object to a string.
let showContactCard (c: ContactCard) =
c.Name + " Phone: " + c.Phone + (if not c.Verified then " (unverified)" else "")
printfn $"Alf's Contact Card: {showContactCard contact1}"
/// This is an example of a Record with a member.
type ContactCardAlternate =
{ Name : string
Phone : string
Address : string
Verified : bool }
/// Members can implement object-oriented members.
member this.PrintedContactCard =
this.Name + " Phone: " + this.Phone + (if not this.Verified then " (unverified)" else "") + this.Address
let contactAlternate =
{ Name = "Alf"
Phone = "(206) 555-0157"
Verified = false
Address = "111 Alf Street" }
// Members are accessed via the '.' operator on an instantiated type.
printfn $"Alf's alternate contact card is {contactAlternate.PrintedContactCard}"
A Rekordokat strukturáltként is képviselheti. Ez a következő attribútummal [<Struct>] történik:
[<Struct>]
type ContactCardStruct =
{ Name : string
Phone : string
Verified : bool }
A diszkriminált uniók (DU-k) olyan értékek, amelyek számos elnevezett űrlapot vagy esetet jelenthetnek. A típusban tárolt adatok számos különböző érték egyike lehetnek.
module DiscriminatedUnions =
/// The following represents the suit of a playing card.
type Suit =
| Hearts
| Clubs
| Diamonds
| Spades
/// A Discriminated Union can also be used to represent the rank of a playing card.
type Rank =
/// Represents the rank of cards 2 .. 10
| Value of int
| Ace
| King
| Queen
| Jack
/// Discriminated Unions can also implement object-oriented members.
static member GetAllRanks() =
[ yield Ace
for i in 2 .. 10 do yield Value i
yield Jack
yield Queen
yield King ]
/// This is a record type that combines a Suit and a Rank.
/// It's common to use both Records and Discriminated Unions when representing data.
type Card = { Suit: Suit; Rank: Rank }
/// This computes a list representing all the cards in the deck.
let fullDeck =
[ for suit in [ Hearts; Diamonds; Clubs; Spades] do
for rank in Rank.GetAllRanks() do
yield { Suit=suit; Rank=rank } ]
/// This example converts a 'Card' object to a string.
let showPlayingCard (c: Card) =
let rankString =
match c.Rank with
| Ace -> "Ace"
| King -> "King"
| Queen -> "Queen"
| Jack -> "Jack"
| Value n -> string n
let suitString =
match c.Suit with
| Clubs -> "clubs"
| Diamonds -> "diamonds"
| Spades -> "spades"
| Hearts -> "hearts"
rankString + " of " + suitString
/// This example prints all the cards in a playing deck.
let printAllCards() =
for card in fullDeck do
printfn $"{showPlayingCard card}"
A DU-k egypéldányos diszkriminált unióként is használhatók, hogy segítsenek a tartománymodellezésben primitív típusok felett. Gyakran sztringeket és más primitív típusokat használnak valami ábrázolására, és így adott jelentést kapnak. Ha azonban csak az adatok primitív ábrázolását használja, tévesen helytelen értéket rendelhet hozzá! Ebben a forgatókönyvben az egyes információtípusok különálló egy-egypéldányos egyesítésként való ábrázolása kényszerítheti a helyességet.
// Single-case DUs are often used for domain modeling. This can buy you extra type safety
// over primitive types such as strings and ints.
//
// Single-case DUs cannot be implicitly converted to or from the type they wrap.
// For example, a function which takes in an Address cannot accept a string as that input,
// or vice versa.
type Address = Address of string
type Name = Name of string
type SSN = SSN of int
// You can easily instantiate a single-case DU as follows.
let address = Address "111 Alf Way"
let name = Name "Alf"
let ssn = SSN 1234567890
/// When you need the value, you can unwrap the underlying value with a simple function.
let unwrapAddress (Address a) = a
let unwrapName (Name n) = n
let unwrapSSN (SSN s) = s
// Printing single-case DUs is simple with unwrapping functions.
printfn $"Address: {address |> unwrapAddress}, Name: {name |> unwrapName}, and SSN: {ssn |> unwrapSSN}"
Ahogy a fenti példa is mutatja, a mögöttes érték egy egyedi diszkriminált Unióban való lekéréséhez explicit módon ki kell bontania azt.
Emellett a DU-k támogatják a rekurzív definíciókat is, így könnyen képviselheti a fákat és az eredendően rekurzív adatokat. Az alábbiakban például bemutatjuk, hogyan jelölhet bináris keresési fát és insert függvényeketexists.
/// Discriminated Unions also support recursive definitions.
///
/// This represents a Binary Search Tree, with one case being the Empty tree,
/// and the other being a Node with a value and two subtrees.
///
/// Note 'T here is a type parameter, indicating that 'BST' is a generic type.
/// More on generics later.
type BST<'T> =
| Empty
| Node of value:'T * left: BST<'T> * right: BST<'T>
/// Check if an item exists in the binary search tree.
/// Searches recursively using Pattern Matching. Returns true if it exists; otherwise, false.
let rec exists item bst =
match bst with
| Empty -> false
| Node (x, left, right) ->
if item = x then true
elif item < x then (exists item left) // Check the left subtree.
else (exists item right) // Check the right subtree.
/// Inserts an item in the Binary Search Tree.
/// Finds the place to insert recursively using Pattern Matching, then inserts a new node.
/// If the item is already present, it does not insert anything.
let rec insert item bst =
match bst with
| Empty -> Node(item, Empty, Empty)
| Node(x, left, right) as node ->
if item = x then node // No need to insert, it already exists; return the node.
elif item < x then Node(x, insert item left, right) // Call into left subtree.
else Node(x, left, insert item right) // Call into right subtree.
Mivel a DU-k lehetővé teszik a fa rekurzív szerkezetének ábrázolását az adattípusban, a rekurzív struktúrán való működés egyszerű, és garantálja a helyességet. A mintamegfeleltetésben is támogatott, ahogy az alább látható.
Mintaegyezés
A mintaegyeztetés az F# funkció, amely lehetővé teszi az F#-típusokon való működés helyességét. A fenti mintákban valószínűleg elég sok match x with ... szintaxist vett észre. Ez a szerkezet lehetővé teszi, hogy a fordító, amely képes megérteni az adattípusok "alakját", kényszerítse önt arra, hogy minden lehetséges esetet figyelembe kell vennie, amikor egy adattípust használ az úgynevezett teljes mintaegyeztetésen keresztül. Ez hihetetlenül hatékony a helyesség szempontjából, és okosan használható arra, hogy "felemelje" azt, ami általában futásidejű aggodalomra ad okot a fordítási idő szempontjából.
module PatternMatching =
/// A record for a person's first and last name
type Person = {
First : string
Last : string
}
/// A Discriminated Union of 3 different kinds of employees
type Employee =
| Engineer of engineer: Person
| Manager of manager: Person * reports: List<Employee>
| Executive of executive: Person * reports: List<Employee> * assistant: Employee
/// Count everyone underneath the employee in the management hierarchy,
/// including the employee. The matches bind names to the properties
/// of the cases so that those names can be used inside the match branches.
/// Note that the names used for binding do not need to be the same as the
/// names given in the DU definition above.
let rec countReports(emp : Employee) =
1 + match emp with
| Engineer(person) ->
0
| Manager(person, reports) ->
reports |> List.sumBy countReports
| Executive(person, reports, assistant) ->
(reports |> List.sumBy countReports) + countReports assistant
Amit észrevett, az a _ minta használata. Ez az úgynevezett helyettesítő minta, amely egy módja annak, hogy azt mondja: "Nem érdekel, mi van". Bár kényelmes, véletlenül megkerülheti a teljes mintaegyezést, és már nem élvezheti a fordítási idő kikényszerítését, ha nem körültekintő a használatban _. Akkor érdemes használni, ha nem érdeklik a bontott típusú részek, amikor a mintaegyezés, vagy az utolsó záradék, amikor egy mintamegfeleltetési kifejezésben az összes értelmes esetet számba vettük.
Az alábbi példában az _ eset akkor használatos, ha egy elemzési művelet meghiúsul.
/// Find all managers/executives named "Dave" who do not have any reports.
/// This uses the 'function' shorthand to as a lambda expression.
let findDaveWithOpenPosition(emps : List<Employee>) =
emps
|> List.filter(function
| Manager({First = "Dave"}, []) -> true // [] matches an empty list.
| Executive({First = "Dave"}, [], _) -> true
| _ -> false) // '_' is a wildcard pattern that matches anything.
// This handles the "or else" case.
/// You can also use the shorthand function construct for pattern matching,
/// which is useful when you're writing functions which make use of Partial Application.
let private parseHelper (f: string -> bool * 'T) = f >> function
| (true, item) -> Some item
| (false, _) -> None
let parseDateTimeOffset = parseHelper DateTimeOffset.TryParse
let result = parseDateTimeOffset "1970-01-01"
match result with
| Some dto -> printfn "It parsed!"
| None -> printfn "It didn't parse!"
// Define some more functions which parse with the helper function.
let parseInt = parseHelper Int32.TryParse
let parseDouble = parseHelper Double.TryParse
let parseTimeSpan = parseHelper TimeSpan.TryParse
Az aktív minták egy másik hatékony szerkezet a mintaegyeztetéshez. Lehetővé teszik a bemeneti adatok egyéni űrlapokra való particionálását, és azokat a mintaegyezés hívási helyén bonthatja fel. Paraméterezhetők is, így lehetővé teszik a partíció függvényként való definiálását. Az előző példa kibontása az aktív minták támogatásához a következőképpen néz ki:
let (|Int|_|) = parseInt
let (|Double|_|) = parseDouble
let (|Date|_|) = parseDateTimeOffset
let (|TimeSpan|_|) = parseTimeSpan
/// Pattern Matching via 'function' keyword and Active Patterns often looks like this.
let printParseResult = function
| Int x -> printfn $"%d{x}"
| Double x -> printfn $"%f{x}"
| Date d -> printfn $"%O{d}"
| TimeSpan t -> printfn $"%O{t}"
| _ -> printfn "Nothing was parse-able!"
// Call the printer with some different values to parse.
printParseResult "12"
printParseResult "12.045"
printParseResult "12/28/2016"
printParseResult "9:01PM"
printParseResult "banana!"
Beállítások
A diszkriminált uniótípusok egyik különleges esete a beállítástípus, amely annyira hasznos, hogy az F# alapvető kódtár része.
A beállítástípus egy olyan típus, amely két eset egyikét jelöli: egy értéket vagy semmit. Minden olyan esetben használják, amikor egy érték egy adott műveletből eredhet vagy sem. Ez aztán arra kényszeríti, hogy mindkét esetet figyelembe kell vennie, és nem futásidejű problémát, hanem fordítási időt kell figyelembe vennie. Ezeket gyakran használják az API-kban, ahol null ehelyett a "semmi" jelölésére szolgálnak, így nincs szükség aggodalomra NullReferenceException számos körülmények között.
module OptionValues =
/// First, define a zip code defined via Single-case Discriminated Union.
type ZipCode = ZipCode of string
/// Next, define a type where the ZipCode is optional.
type Customer = { ZipCode: ZipCode option }
/// Next, define an interface type that represents an object to compute the shipping zone for the customer's zip code,
/// given implementations for the 'getState' and 'getShippingZone' abstract methods.
type IShippingCalculator =
abstract GetState : ZipCode -> string option
abstract GetShippingZone : string -> int
/// Next, calculate a shipping zone for a customer using a calculator instance.
/// This uses combinators in the Option module to allow a functional pipeline for
/// transforming data with Optionals.
let CustomerShippingZone (calculator: IShippingCalculator, customer: Customer) =
customer.ZipCode
|> Option.bind calculator.GetState
|> Option.map calculator.GetShippingZone
Mértékegységek
Az F#típusrendszere lehetővé teszi a numerikus literálok kontextusának megadását mértékegységeken keresztül. A mértékegységek lehetővé teszik, hogy numerikus típust rendeljen egy egységhez, például a Metershez, és a függvények a numerikus literálok helyett az egységeken végeznek munkát. Ez lehetővé teszi a fordító számára, hogy ellenőrizze, hogy az átadott számkonstansok típusainak van-e értelme egy adott kontextusban, így kiküszöbölve az ilyen típusú munkához kapcsolódó futásidejű hibákat.
module UnitsOfMeasure =
/// First, open a collection of common unit names
open Microsoft.FSharp.Data.UnitSystems.SI.UnitNames
/// Define a unitized constant
let sampleValue1 = 1600.0<meter>
/// Next, define a new unit type
[<Measure>]
type mile =
/// Conversion factor mile to meter.
static member asMeter = 1609.34<meter/mile>
/// Define a unitized constant
let sampleValue2 = 500.0<mile>
/// Compute metric-system constant
let sampleValue3 = sampleValue2 * mile.asMeter
// Values using Units of Measure can be used just like the primitive numeric type for things like printing.
printfn $"After a %f{sampleValue1} race I would walk %f{sampleValue2} miles which would be %f{sampleValue3} meters"
Az F# Core-kódtár számos SI-egységtípust és egységkonvertálást határoz meg. További információért tekintse meg az FSharp.Data.UnitSystems.SI.UnitSymbols névteret.
Objektum programozása
Az F# teljes mértékben támogatja az osztályokon, felületeken, absztrakt osztályokon, öröklésen és így tovább keresztüli objektumprogramozást.
Az osztályok olyan típusok, amelyek .NET-objektumokat jelölnek, amelyek tagjaiként tulajdonságokat, metódusokat és eseményeket tartalmazhatnak.
module DefiningClasses =
/// A simple two-dimensional Vector class.
///
/// The class's constructor is on the first line,
/// and takes two arguments: dx and dy, both of type 'double'.
type Vector2D(dx : double, dy : double) =
/// This internal field stores the length of the vector, computed when the
/// object is constructed
let length = sqrt (dx*dx + dy*dy)
// 'this' specifies a name for the object's self-identifier.
// In instance methods, it must appear before the member name.
member this.DX = dx
member this.DY = dy
member this.Length = length
/// This member is a method. The previous members were properties.
member this.Scale(k) = Vector2D(k * this.DX, k * this.DY)
/// This is how you instantiate the Vector2D class.
let vector1 = Vector2D(3.0, 4.0)
/// Get a new scaled vector object, without modifying the original object.
let vector2 = vector1.Scale(10.0)
printfn $"Length of vector1: %f{vector1.Length}\nLength of vector2: %f{vector2.Length}"
Az általános osztályok definiálása is egyszerű.
module DefiningGenericClasses =
type StateTracker<'T>(initialElement: 'T) =
/// This internal field store the states in a list.
let mutable states = [ initialElement ]
/// Add a new element to the list of states.
member this.UpdateState newState =
states <- newState :: states // use the '<-' operator to mutate the value.
/// Get the entire list of historical states.
member this.History = states
/// Get the latest state.
member this.Current = states.Head
/// An 'int' instance of the state tracker class. Note that the type parameter is inferred.
let tracker = StateTracker 10
// Add a state
tracker.UpdateState 17
Az interfész implementálásához szintaxist vagy objektumkifejezést is használhatinterface ... with.
module ImplementingInterfaces =
/// This is a type that implements IDisposable.
type ReadFile() =
let file = new System.IO.StreamReader("readme.txt")
member this.ReadLine() = file.ReadLine()
// This is the implementation of IDisposable members.
interface System.IDisposable with
member this.Dispose() = file.Close()
/// This is an object that implements IDisposable via an Object Expression
/// Unlike other languages such as C# or Java, a new type definition is not needed
/// to implement an interface.
let interfaceImplementation =
{ new System.IDisposable with
member this.Dispose() = printfn "disposed" }
Milyen típusok használhatók?
Az osztályok, a rekordok, a diszkriminált szakszervezetek és a Tuples jelenléte egy fontos kérdéshez vezet: melyiket érdemes használni? Mint a legtöbb minden az életben, a válasz a körülményektől függ.
A tuples kiválóan alkalmas több érték visszaadására egy függvényből, és az értékek alkalmi összesítését használja értékként.
A rekordok a Tuples "lépésről lépésre", névvel ellátott címkékkel és választható tagok támogatásával. Nagyszerűek a programon keresztüli átvitel alatt álló adatok alacsony ceremóniai ábrázolása érdekében. Mivel strukturális egyenlőségük van, könnyen használhatók összehasonlítással.
A diszkriminált unióknak számos felhasználási módja van, de az alapvető előnye, hogy a mintaegyeztetéssel együtt képesek legyenek felhasználni őket, hogy figyelembe vehessék az adatok összes lehetséges "alakzatát".
Az osztályok számos okból nagyszerűek, például amikor meg kell jelölnie az információkat, és ezeket az információkat a funkciókhoz kell kötnie. Ökölszabályként, ha bizonyos adatokhoz fogalmilag kötődő funkciókkal rendelkezik, az osztályok és az objektumorientált programozás alapelveinek használata jelentős előnyt jelent. A C# és a Visual Basic használata esetén az osztályok az előnyben részesített adattípusok, mivel ezek a nyelvek szinte mindenhez osztályokat használnak.
Következő lépések
Most, hogy megismerte a nyelv néhány elsődleges funkcióját, készen kell állnia az első F#-programok megírására! Az első lépésekből megtudhatja, hogyan állíthatja be a fejlesztői környezetet, és hogyan írhat kódokat.
Emellett tekintse meg az F# nyelvi referenciáját , és tekintse meg az F#-on található fogalmi tartalmak átfogó gyűjteményét.
Visszajelzés
Hamarosan elérhető: 2024-ben fokozatosan kivezetjük a GitHub-problémákat a tartalom visszajelzési mechanizmusaként, és lecseréljük egy új visszajelzési rendszerre. További információ: https://aka.ms/ContentUserFeedback.
Visszajelzés küldése és megtekintése a következőhöz: