Tour van F#
De beste manier om meer te weten te komen over F# is door F#-code te lezen en schrijven. Dit artikel fungeert als rondleiding door enkele van de belangrijkste functies van F# en geeft u enkele codefragmenten die u op uw computer kunt uitvoeren. Zie Aan de slag voor meer informatie over het instellen van een ontwikkelomgeving.
Er zijn twee primaire concepten in F#: functies en typen. In deze rondleiding worden de functies van de taal benadrukt die in deze twee concepten vallen.
De code online uitvoeren
Als u F# niet op uw computer hebt geïnstalleerd, kunt u alle voorbeelden in uw browser uitvoeren met Try F# in Fable. Fable is een dialect van F# dat rechtstreeks in uw browser wordt uitgevoerd. Als u de voorbeelden wilt bekijken die volgen in de REPL, bekijkt u Samples > Learn > Tour of F# in de linkermenubalk van de Fable REPL.
Functies en modules
De meest fundamentele onderdelen van elk F#-programma zijn functies die zijn ingedeeld in modules. Functies voeren werk uit op invoer om uitvoer te produceren en ze zijn ingedeeld onder Modules. Dit is de primaire manier waarop u dingen in F# groepeert. Ze worden gedefinieerd met behulp van de let binding, die de functie een naam geven en de argumenten definiëren.
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 Bindingen zijn ook hoe u een waarde koppelt aan een naam, vergelijkbaar met een variabele in andere talen. let bindingen zijn standaard onveranderbaar , wat betekent dat wanneer een waarde of functie is gebonden aan een naam, deze niet kan worden gewijzigd. Dit is in tegenstelling tot variabelen in andere talen, die veranderlijk zijn, wat betekent dat hun waarden op elk gewenst moment kunnen worden gewijzigd. Als u een onveranderbare binding nodig hebt, kunt u syntaxis gebruiken 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}"
Getallen, Booleaanse waarden en tekenreeksen
Als .NET-taal ondersteunt F# dezelfde onderliggende primitieve typen die bestaan in .NET.
Hier ziet u hoe verschillende numerieke typen worden weergegeven 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}"
Hier ziet u hoe Booleaanse waarden en het uitvoeren van basisvoorwaardelijke logica eruitziet:
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}"
En hier ziet u hoe eenvoudige tekenreeksmanipulatie eruitziet:
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}"
Tuples
Tuples zijn een groot probleem in F#. Ze zijn een groepering van niet-benoemde maar geordende waarden die als waarden zelf kunnen worden behandeld. U kunt ze beschouwen als waarden die worden samengevoegd op basis van andere waarden. Ze hebben veel toepassingen, zoals het gemakkelijk retourneren van meerdere waarden van een functie of het groeperen van waarden voor een ad-hoc gemak.
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}"
U kunt ook tuples maken struct . Deze werken ook volledig samen met C#7/Visual Basic 15 tuples, die ook struct tuples zijn:
/// 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)}"
Houd er rekening mee dat struct omdat tuples waardetypen zijn, ze niet impliciet kunnen worden geconverteerd naar verwijzings-tuples of omgekeerd. U moet expliciet converteren tussen een verwijzing en struct tuple.
Pipelines
De pijpoperator |> wordt uitgebreid gebruikt bij het verwerken van gegevens in F#. Met deze operator kunt u 'pijplijnen' van functies op een flexibele manier tot stand brengen. In het volgende voorbeeld wordt uitgelegd hoe u van deze operators kunt profiteren om een eenvoudige functionele pijplijn te bouwen:
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}"
In het vorige voorbeeld zijn veel functies van F# gebruikt, waaronder lijstverwerkingsfuncties, eersteklas functies en gedeeltelijke toepassing. Hoewel dit geavanceerde concepten zijn, moet duidelijk zijn hoe eenvoudig functies kunnen worden gebruikt om gegevens te verwerken bij het bouwen van pijplijnen.
Lijsten, matrices en reeksen
Lijsten, matrices en reeksen zijn drie primaire verzamelingstypen in de F#-kernbibliotheek.
Lijsten worden gesorteerd, onveranderbare verzamelingen elementen van hetzelfde type. Ze zijn ingingly linked lists, wat betekent dat ze bedoeld zijn voor opsomming, maar een slechte keuze voor willekeurige toegang en samenvoeging als ze groot zijn. Dit is in tegenstelling tot lijsten in andere populaire talen, die doorgaans geen singly gekoppelde lijst gebruiken om lijsten weer te geven.
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}"
Matrices zijn verzamelingen met vaste grootte, veranderlijke verzamelingen elementen van hetzelfde type. Ze ondersteunen snelle willekeurige toegang tot elementen en zijn sneller dan F#-lijsten, omdat ze gewoon aaneengesloten blokken geheugen zijn.
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}"
Reeksen zijn een logische reeks elementen, allemaal van hetzelfde type. Dit is een meer algemeen type dan Lijsten en matrices, die uw 'weergave' kunnen zijn in elke logische reeks elementen. Ze vallen ook op omdat ze lui kunnen zijn, wat betekent dat elementen alleen kunnen worden berekend wanneer ze nodig zijn.
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}"
Recursieve functies
Het verwerken van verzamelingen of reeksen elementen wordt meestal uitgevoerd met recursie in F#. Hoewel F# ondersteuning biedt voor lussen en imperatieve programmering, heeft recursie de voorkeur omdat het gemakkelijker is om juistheid te garanderen.
Notitie
In het volgende voorbeeld wordt gebruikgemaakt van het patroon dat overeenkomt met de match expressie. Deze fundamentele constructie wordt verderop in dit artikel behandeld.
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# biedt ook volledige ondersteuning voor Tail Call Optimization, een manier om recursieve aanroepen te optimaliseren, zodat ze net zo snel zijn als een lusconstructie.
Typen records en gediscrimineerde samenvoeging
Record- en samenvoegtypen zijn twee fundamentele gegevenstypen die worden gebruikt in F#-code en zijn over het algemeen de beste manier om gegevens in een F#-programma weer te geven. Hoewel ze hierdoor vergelijkbaar zijn met klassen in andere talen, is een van hun belangrijkste verschillen dat ze structurele semantiek voor gelijkheid hebben. Dit betekent dat ze 'systeemeigen' vergelijkbaar zijn en gelijkheid eenvoudig is- controleer of de ene gelijk is aan de andere.
Records zijn een samenvoeging van benoemde waarden, met optionele leden (zoals methoden). Als u bekend bent met C# of Java, moeten deze lijken op POCOs of POJOs, alleen met structurele gelijkheid en minder ceremonie.
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}"
U kunt records ook weergeven als structs. Dit gebeurt met het [<Struct>] kenmerk:
[<Struct>]
type ContactCardStruct =
{ Name : string
Phone : string
Verified : bool }
Gediscrimineerde unions (DU's) zijn waarden die een aantal benoemde formulieren of gevallen kunnen zijn. Gegevens die in het type zijn opgeslagen, kunnen een van de verschillende afzonderlijke waarden zijn.
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}"
U kunt DU's ook gebruiken als single-case gediscrimineerde unions om te helpen bij het modelleren van domeinen over primitieve typen. Vaak worden tekenreeksen en andere primitieve typen gebruikt om iets te vertegenwoordigen en krijgen ze dus een bepaalde betekenis. Als u echter alleen de primitieve weergave van de gegevens gebruikt, kan dit leiden tot het per ongeluk toewijzen van een onjuiste waarde. Als u elk type informatie vertegenwoordigt als een afzonderlijke samenvoeging in één geval, kan de juistheid in dit scenario worden afgedwongen.
// 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}"
Zoals in het bovenstaande voorbeeld wordt gedemonstreerd, moet u de onderliggende waarde in een gediscrimineerde unie in één geval expliciet uitpakken.
Daarnaast bieden DU's ook ondersteuning voor recursieve definities, zodat u eenvoudig structuren en inherent recursieve gegevens kunt vertegenwoordigen. Hier ziet u bijvoorbeeld hoe u een binaire zoekstructuur kunt vertegenwoordigen met exists en insert functies.
/// 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.
Omdat DU's u in staat stellen de recursieve structuur van de boom in het gegevenstype weer te geven, is het gebruik van deze recursieve structuur eenvoudig en garandeert u de juistheid. Het wordt ook ondersteund in patroonkoppeling, zoals hieronder wordt weergegeven.
Patroonherkenning
Patroonkoppeling is de F#-functie waarmee de juistheid van F#-typen kan worden uitgevoerd. In de bovenstaande voorbeelden hebt u waarschijnlijk nogal wat match x with ... syntaxis opgemerkt. Met deze constructie kan de compiler, die de 'shape' van gegevenstypen begrijpt, afdwingen dat u rekening moet houden met alle mogelijke gevallen wanneer u een gegevenstype gebruikt door middel van uitputtende patroonkoppeling. Dit is ongelooflijk krachtig voor juistheid en kan slim worden gebruikt om 'op te tillen' wat normaal gesproken een runtime-probleem zou zijn in een compilatietijdprobleem.
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
Iets wat u mogelijk hebt opgemerkt, is het gebruik van het _ patroon. Dit wordt het jokertekenpatroon genoemd. Dit is een manier om te zeggen dat het me niet uitmaakt wat er is. Hoewel handig, kunt u per ongeluk volledige patroonkoppeling omzeilen en niet langer profiteren van gecompileerd afdwingen als u niet voorzichtig bent met het gebruik _van . Het wordt het beste gebruikt wanneer u niet om bepaalde stukken van een ontledingstype geeft wanneer het patroon overeenkomt, of de laatste component wanneer u alle zinvolle gevallen in een patroonkoppelingsexpressie hebt geïnventariseerd.
In het volgende voorbeeld wordt het _ geval gebruikt wanneer een parseringsbewerking mislukt.
/// 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
Actieve patronen zijn een andere krachtige constructie die kan worden gebruikt met patroonkoppeling. Hiermee kunt u invoergegevens partitioneren in aangepaste formulieren, zodat u ze op de aanroepsite voor patroonovereenkomsten kunt opsplitsen. Ze kunnen ook worden geparameteriseerd, waardoor de partitie kan worden gedefinieerd als een functie. Als u het vorige voorbeeld uitbreidt om actieve patronen te ondersteunen, ziet er ongeveer als volgt uit:
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!"
Opties
Een speciaal geval van gediscrimineerde union-typen is het optietype, dat zo nuttig is dat het deel uitmaakt van de F#-kernbibliotheek.
Het optietype is een type dat een van de twee gevallen vertegenwoordigt: een waarde of helemaal niets. Deze wordt gebruikt in elk scenario waarin een waarde wel of niet kan resulteren uit een bepaalde bewerking. Vervolgens dwingt u om rekening te houden met beide gevallen, waardoor het een compilatietijdprobleem is in plaats van een runtime-probleem. Deze worden vaak gebruikt in API's waar null 'niets' wordt gebruikt, waardoor u zich in veel omstandigheden geen zorgen hoeft te maken NullReferenceException .
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
Eenheden
Het typesysteem van F# bevat de mogelijkheid om context te bieden voor numerieke letterlijke waarden via maateenheden. Met maateenheden kunt u een numeriek type koppelen aan een eenheid, zoals meters, en functies laten werken aan eenheden in plaats van numerieke letterlijke waarden. Hierdoor kan de compiler controleren of de typen numerieke letterlijke waarden die in een bepaalde context zijn doorgegeven, zinvol zijn, waardoor runtimefouten die aan dat soort werk zijn gekoppeld, worden geëlimineerd.
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"
De F# Core-bibliotheek definieert veel TYPEN SI-eenheden en eenheidsconversies. Raadpleeg de naamruimte FSharp.Data.UnitSystems.SI.UnitSymbols voor meer informatie.
Objectprogrammering
F# biedt volledige ondersteuning voor objectprogrammering via klassen, interfaces, abstracte klassen, overname, enzovoort.
Klassen zijn typen die .NET-objecten vertegenwoordigen, die eigenschappen, methoden en gebeurtenissen kunnen hebben als leden.
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}"
Het definiëren van algemene klassen is ook eenvoudig.
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
Als u een interface wilt implementeren, kunt u de syntaxis of een objectexpressie gebruikeninterface ... 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" }
Welke typen u wilt gebruiken
De aanwezigheid van klassen, records, gediscrimineerde unions en Tuples leidt tot een belangrijke vraag: welke moet u gebruiken? Zoals de meeste dingen in het leven, hangt het antwoord af van je omstandigheden.
Tuples zijn ideaal voor het retourneren van meerdere waarden uit een functie en het gebruik van een ad-hocaggregatie van waarden als een waarde zelf.
Records zijn een stap omhoog van Tuples, met benoemde labels en ondersteuning voor optionele leden. Ze zijn ideaal voor een weergave met lage ceremonie van gegevens die onderweg zijn via uw programma. Omdat ze structurele gelijkheid hebben, zijn ze gemakkelijk te gebruiken met vergelijking.
Gediscrimineerde unions hebben veel gebruik, maar het belangrijkste voordeel is om ze te kunnen gebruiken in combinatie met Patroonkoppeling om rekening te houden met alle mogelijke 'shapes' die een gegevens kunnen hebben.
Klassen zijn zeer geschikt voor een groot aantal redenen, zoals wanneer u informatie moet vertegenwoordigen en deze informatie ook aan functionaliteit moet koppelen. Als u als vuistregel functionaliteit hebt die conceptueel is gekoppeld aan bepaalde gegevens, is het gebruik van klassen en de principes van objectgeoriënteerd programmeren een aanzienlijk voordeel. Klassen zijn ook het voorkeursgegevenstype wanneer ze samenwerken met C# en Visual Basic, omdat deze talen klassen gebruiken voor bijna alles.
Volgende stappen
Nu u enkele van de primaire functies van de taal hebt gezien, moet u klaar zijn om uw eerste F#-programma's te schrijven. Bekijk Aan de slag voor meer informatie over het instellen van uw ontwikkelomgeving en het schrijven van code.
Bekijk ook de F#-taalreferentie voor een uitgebreide verzameling conceptuele inhoud op F#.
