Panoramica di F#
Il modo migliore per ottenere informazioni su F# consiste nel leggere e scrivere codice F#. Questo articolo fungerà da panoramica di alcune delle funzionalità principali di F# e fornirà alcuni frammenti di codice che è possibile eseguire nel computer. Per informazioni sulla configurazione di un ambiente di sviluppo, vedere Introduzione.
Esistono due concetti principali in F#: funzioni e tipi. Questo tour evidenzia le caratteristiche del linguaggio che rientrano in questi due concetti.
Esecuzione del codice online
Se nel computer non è installato F#, è possibile eseguire tutti gli esempi nel browser con Prova F# in Fable. Fable è un dialetto di F# che viene eseguito direttamente nel browser. Per visualizzare gli esempi seguenti in REPL, vedere Esempi > Learn > Tour of F# nella barra dei menu a sinistra di Fable REPL.
Funzioni e moduli
I componenti più fondamentali di qualsiasi programma F# sono funzioni organizzate in moduli. Le funzioni eseguono operazioni sugli input per produrre output e sono organizzate in Moduli, che rappresentano il modo principale in cui si raggruppano gli elementi in F#. Vengono definiti usando l'associazionelet, che assegnano alla funzione un nome e ne definiscono gli argomenti.
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 le associazioni sono anche il modo in cui si associa un valore a un nome, simile a una variabile in altri linguaggi. let le associazioni non sono modificabili per impostazione predefinita, il che significa che una volta che un valore o una funzione è associato a un nome, non può essere modificato sul posto. Ciò è in contrasto con le variabili in altri linguaggi, che sono modificabili, ovvero i relativi valori possono essere modificati in qualsiasi momento. Se è necessaria un'associazione modificabile, è possibile usare la let mutable ... sintassi.
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}"
Numeri, valori booleani e stringhe
Come linguaggio .NET, F# supporta gli stessi tipi primitivi sottostanti esistenti in .NET.
Ecco come sono rappresentati vari tipi numerici in F#:
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}"
Ecco i valori booleani e l'esecuzione della logica condizionale di base:
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}"
Ecco l'aspetto della manipolazione delle stringhe di base:
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}"
Tuple
Le tuple sono un grosso problema in F#. Si tratta di un raggruppamento di valori non denominati ma ordinati che possono essere considerati come valori stessi. Si considerino valori aggregati da altri valori. Hanno molti usi, ad esempio la restituzione pratica di più valori da una funzione o il raggruppamento di valori per una praticità ad hoc.
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}"
È anche possibile creare struct tuple. Questi interagiscono anche completamente con le tuple C#7/Visual Basic 15, che sono anche struct tuple:
/// 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)}"
È importante notare che poiché struct le tuple sono tipi valore, non possono essere convertite in modo implicito in tuple di riferimento o viceversa. È necessario convertire in modo esplicito tra un riferimento e una tupla di struct.
Pipelines
L'operatore |> pipe viene usato ampiamente durante l'elaborazione dei dati in F#. Questo operatore consente di stabilire "pipeline" di funzioni in modo flessibile. L'esempio seguente illustra come sfruttare questi operatori per creare una pipeline funzionale semplice:
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}"
L'esempio precedente ha usato molte funzionalità di F#, tra cui funzioni di elaborazione elenco, funzioni di prima classe e applicazione parziale. Anche se si tratta di concetti avanzati, deve essere chiaro quanto sia facile usare le funzioni per elaborare i dati durante la compilazione di pipeline.
Elenchi, matrici e sequenze
Elenchi, matrici e sequenze sono tre tipi di raccolta primari nella libreria principale F#.
Gli elenchi sono ordinati, raccolte non modificabili di elementi dello stesso tipo. Sono elenchi collegati in modo singly, il che significa che sono destinati all'enumerazione, ma una scelta scarsa per l'accesso casuale e la concatenazione se sono grandi. Questo è in contrasto con gli elenchi in altri linguaggi popolari, che in genere non usano un elenco collegato singly per rappresentare gli elenchi.
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}"
Le matrici sono raccolte a dimensione fissa e modificabili di elementi dello stesso tipo. Supportano l'accesso casuale rapido degli elementi e sono più veloci rispetto agli elenchi F# perché sono solo blocchi contigui di memoria.
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}"
Le sequenze sono una serie logica di elementi, tutti dello stesso tipo. Si tratta di un tipo più generale di elenchi e matrici, in grado di essere la "visualizzazione" in qualsiasi serie logica di elementi. Si distinguono anche perché possono essere differita, il che significa che gli elementi possono essere calcolati solo quando sono necessari.
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}"
Funzioni ricorsive
L'elaborazione di raccolte o sequenze di elementi viene in genere eseguita con la ricorsione in F#. Sebbene F# disponga del supporto per i cicli e la programmazione imperativa, la ricorsione è preferibile perché è più facile garantire la correttezza.
Nota
Nell'esempio seguente viene usato il criterio di ricerca tramite l'espressione match . Questo costrutto fondamentale è illustrato più avanti in questo articolo.
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}"
F# include anche il supporto completo per l'ottimizzazione delle chiamate tail, che è un modo per ottimizzare le chiamate ricorsive in modo che siano altrettanto veloci come un costrutto di ciclo.
Tipi di unione record e discriminati
I tipi di record e unione sono due tipi di dati fondamentali usati nel codice F# e sono in genere il modo migliore per rappresentare i dati in un programma F#. Anche se questo li rende simili alle classi in altri linguaggi, una delle differenze principali è che hanno una semantica di uguaglianza strutturale. Ciò significa che sono "in modo nativo" paragonabile e l'uguaglianza è semplice, basta controllare se uno è uguale all'altro.
I record sono un'aggregazione di valori denominati, con membri facoltativi, ad esempio i metodi. Se si ha familiarità con C# o Java, questi dovrebbero essere simili ai POCO o ai POJO, solo con uguaglianza strutturale e meno cerimonia.
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}"
È anche possibile rappresentare Record come struct. Questa operazione viene eseguita con l'attributo [<Struct>] :
[<Struct>]
type ContactCardStruct =
{ Name : string
Phone : string
Verified : bool }
Le unioni discriminate (DU) sono valori che possono essere diversi casi o forme denominate. I dati archiviati nel tipo possono essere uno dei diversi valori distinti.
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}"
È anche possibile usare le DU come unioni discriminate a maiuscole e minuscole, per facilitare la modellazione del dominio su tipi primitivi. Spesso, le stringhe e altri tipi primitivi vengono usate per rappresentare qualcosa e vengono quindi date un significato particolare. Tuttavia, l'uso solo della rappresentazione primitiva dei dati può comportare l'assegnazione errata di un valore non corretto. La rappresentazione di ogni tipo di informazioni come unione a maiuscole e minuscole distinte può applicare la correttezza in questo scenario.
// 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}"
Come illustrato nell'esempio precedente, per ottenere il valore sottostante in un'unione discriminata a maiuscole e minuscole, è necessario annullare esplicitamente il wrapping.
Inoltre, le DU supportano anche definizioni ricorsive, consentendo di rappresentare facilmente alberi e dati intrinsecamente ricorsivi. Ecco ad esempio come rappresentare un albero di ricerca binaria con exists le funzioni e insert .
/// 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.
Poiché le DU consentono di rappresentare la struttura ricorsiva dell'albero nel tipo di dati, l'esecuzione su questa struttura ricorsiva è semplice e garantisce la correttezza. È supportato anche nei criteri di ricerca, come illustrato di seguito.
Criteri di ricerca
Criteri di ricerca è la funzionalità F# che abilita la correttezza per l'uso sui tipi F#. Negli esempi precedenti è probabile che si sia notato un po' di match x with ... sintassi. Questo costrutto consente al compilatore, che può comprendere la "forma" dei tipi di dati, di costringere l'utente a tenere conto di tutti i casi possibili quando si usa un tipo di dati tramite ciò che è noto come Criteri di ricerca esaustivi. Questo è incredibilmente potente per la correttezza e può essere usato in modo intelligente per "sollevare" ciò che normalmente sarebbe una preoccupazione in fase di esecuzione in un problema in fase di compilazione.
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
Qualcosa che si potrebbe aver notato è l'uso del _ modello. Questo è noto come modello con caratteri jolly, che è un modo per dire "Non mi interessa ciò che è qualcosa". Sebbene sia utile, è possibile ignorare accidentalmente i criteri di ricerca completi e non trarre più vantaggio dalle imposizione in fase di compilazione se non si è attenti all'uso _di . È consigliabile usare quando non ci si preoccupa di determinati elementi di un tipo scomposto quando si esegue la corrispondenza dei criteri o la clausola finale quando sono stati enumerati tutti i casi significativi in un'espressione di ricerca di criteri.
Nell'esempio seguente, il _ caso viene usato quando un'operazione di analisi ha esito negativo.
/// 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
I modelli attivi sono un altro potente costrutto da usare con criteri di ricerca. Consentono di partizionare i dati di input in moduli personalizzati, scomponendoli nel sito di chiamata di corrispondenza del criterio. Possono anche essere parametrizzati, consentendo di definire la partizione come funzione. L'espansione dell'esempio precedente per supportare i modelli attivi è simile alla seguente:
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!"
Opzioni
Un caso speciale di tipi di unione discriminata è il tipo di opzione, che è così utile che fa parte della libreria principale F#.
Il tipo di opzione è un tipo che rappresenta uno dei due casi: un valore o nulla. Viene usato in qualsiasi scenario in cui un valore può o meno derivare da una determinata operazione. In questo modo è necessario tenere conto di entrambi i casi, rendendolo un problema in fase di compilazione anziché un problema di runtime. Questi vengono spesso usati nelle API in cui null viene usato per rappresentare "nulla", eliminando così la necessità di preoccuparsi NullReferenceException in molte circostanze.
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
Unità di misura
Il sistema di tipi F#include la possibilità di fornire contesto per valori letterali numerici tramite unità di misura. Le unità di misura consentono di associare un tipo numerico a un'unità, ad esempio Metri, e di eseguire funzioni su unità anziché valori letterali numerici. Ciò consente al compilatore di verificare che i tipi di valori letterali numerici passati abbiano senso in un determinato contesto, eliminando così gli errori di runtime associati a quel tipo di lavoro.
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"
La libreria F# Core definisce molti tipi di unità SI e conversioni di unità. Per altre informazioni, vedere lo spazio dei nomi FSharp.Data.UnitSystems.SI.UnitSymbols.
Programmazione di oggetti
F# offre supporto completo per la programmazione di oggetti tramite classi, interfacce, classi astratte, ereditarietà e così via.
Le classi sono tipi che rappresentano oggetti .NET, che possono avere proprietà, metodi ed eventi come membri.
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}"
Anche la definizione di classi generiche è semplice.
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
Per implementare un'interfaccia, è possibile usare una interface ... with sintassi o un'espressione oggetto.
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" }
Tipi da usare
La presenza di classi, record, unioni discriminate e tuple porta a una domanda importante: quale è necessario usare? Come la maggior parte di tutto nella vita, la risposta dipende dalle vostre circostanze.
Le tuple sono ideali per la restituzione di più valori da una funzione e l'uso di un'aggregazione ad hoc di valori come valore stesso.
I record sono un "passo avanti" dalle tuple, con etichette denominate e supporto per i membri facoltativi. Sono ideali per una rappresentazione a bassa cerimonia dei dati in transito attraverso il programma. Poiché hanno uguaglianza strutturale, sono facili da usare con il confronto.
Le unioni discriminate hanno molti usi, ma il vantaggio principale è quello di poterli utilizzare insieme ai criteri di ricerca per tenere conto di tutte le possibili "forme" che possono avere i dati.
Le classi sono ideali per un numero enorme di motivi, ad esempio quando è necessario rappresentare le informazioni e anche associare tali informazioni alle funzionalità. Come regola generale, quando si dispone di funzionalità che sono concettualmente legate ad alcuni dati, l'uso di classi e i principi della programmazione orientata agli oggetti è un vantaggio significativo. Le classi sono anche il tipo di dati preferito durante l'interoperabilità con C# e Visual Basic, perché questi linguaggi usano classi per quasi tutto.
Passaggi successivi
Dopo aver visto alcune delle funzionalità principali del linguaggio, si dovrebbe essere pronti per scrivere i primi programmi F#. Vedere Introduzione per informazioni su come configurare l'ambiente di sviluppo e scrivere codice.
Vedere anche le informazioni di riferimento sul linguaggio F# per visualizzare una raccolta completa di contenuti concettuali in F#.
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