函式

  • 發行項

函式是所有程式設計語言的基礎程式執行單位。 如同其他語言，F# 函式有名稱、可以有參數並且接受引數，而且也有主體。 F# 也支援函式程式設計建構，例如將函式視為值、在運算式中使用不具名函式、組合函式以形成新函式、局部調用函式，以及透過部分套用函式引數的隱含定義函式。

您可以使用 let 關鍵字定義函式，若是遞迴函式，則可以使用 let rec 關鍵字組合來定義函式。

語法

// Non-recursive function definition.
let [inline] function-name parameter-list [: return-type ] = function-body
// Recursive function definition.
let rec function-name parameter-list = recursive-function-body

備註

function-name 表示函式的識別項。 parameter-list 由以空格分隔的連續參數所組成。 您可以指定每個參數的明確類型，如＜參數＞一節中所述。 若未指定特定的引數類型，編譯器會嘗試從函式主體推斷類型。 function-body 由運算式組成。 函式主體通常是由組合運算式組成，其中包含數個會產生最終運算式作為傳回值的運算式。 return-type 是選擇性項目，包含後面接著類型的冒號。 若您沒有明確指定傳回值的類型，則編譯器會從最終運算式判斷傳回型別。

簡單的函式定義如下所示：

let f x = x + 1

在上述範例中，函式名稱為 f，引數是類型為 int 的 x，函式主體為 x + 1，而傳回值的類型為 int。

函式可以標記為 inline。 如需 inline 的資訊，請參閱內嵌函式。

範圍

在模組範圍以外的任何範圍層級，重複使用值或函式名稱並非錯誤。 若重複使用名稱，後面宣告的名稱會遮蔽前面宣告的名稱。 不過，在模組中的最上層範圍，名稱必須是唯一名稱。 例如，下列程式碼出現在模組範圍時會產生錯誤，但在函式內時則不會：

let list1 = [ 1; 2; 3 ]
// Error: duplicate definition.
let list1 = []

let function1 () =
    let list1 = [ 1; 2; 3 ]
    let list1 = []
    list1

但是，下列程式碼在任何範圍層級都可以使用：

let list1 = [ 1; 2; 3 ]

let sumPlus x =
    // OK: inner list1 hides the outer list1.
    let list1 = [ 1; 5; 10 ]
    x + List.sum list1

參數

參數名稱必須列於函式名稱後面。 您可以指定參數的類型，如下列範例所示：

let f (x: int) = x + 1

若您指定類型，請將它放在參數名稱之後，並且以冒號來分隔類型與名稱。 若您省略此參數的類型，編譯器便會推斷參數類型。 例如，在下列函式定義中，引數 x 經推斷為 int 類型，因為 1 是 int 類型 。

let f x = x + 1

不過，編譯器會嘗試將函式盡可能推斷成為泛型。 例如，請注意下列程式碼：

let f x = (x, x)

函式會從任何類型的一個引數建立元組。 因為沒有指定類型，所以函式可以與任何引數類型搭配使用。 如需詳細資訊，請參閱自動產生。

函式主體

函式主體可以包含區域變數和函式的定義。 這類變數和函式是在目前函式主體的範圍內，而不是在主體以外。 您必須使用縮排來表示定義是在函式主體中，如下列範例所示：

let cylinderVolume radius length =
    // Define a local value pi.
    let pi = 3.14159
    length * pi * radius * radius

如需詳細資訊，請參閱程式碼格式化方針和詳細語法。

傳回值

編譯器會使用函式主體中的最終運算式，來判斷傳回值和類型。 編譯器可能會從先前的運算式推斷最終運算式的類型。 在上節示範的 cylinderVolume 函式中，pi 的類型是從常值 3.14159 的類型經判斷為 float。 編譯器會使用 pi 的類型，判斷運算式 length * pi * radius * radius 的類型為 float。 因此，函式的整體傳回型別為 float。

若要明確指定傳回類型，請撰寫如下的程式碼：

let cylinderVolume radius length : float =
    // Define a local value pi.
    let pi = 3.14159
    length * pi * radius * radius

撰寫如上所示的程式碼時，編譯器會將 float 套用至整個函式。若您也要將它套用至參數類型，請使用下列程式碼：

let cylinderVolume (radius: float) (length: float) : float

呼叫函式

您可以指定函式名稱，後面接著空格，再接著以空格分隔的任何引數來呼叫函式。 例如，若要呼叫函式 cylinderVolume 並將結果指派給值 vol，您可以撰寫下列程式碼：

let vol = cylinderVolume 2.0 3.0

部分套用引數

若您提供的引數數目比指定的數目更少，則必須建立需要其餘引數的新函式。 這個處理引數的方法稱為「局部調用」，是 F# 這類函式程式設計語言的特色。 例如，假設您要使用兩種大小的管子，其中一個半徑為 2.0，另一個半徑為 3.0。 您可以建立會判斷管子容量的函式，如下所示：

let smallPipeRadius = 2.0
let bigPipeRadius = 3.0

// These define functions that take the length as a remaining
// argument:

let smallPipeVolume = cylinderVolume smallPipeRadius
let bigPipeVolume = cylinderVolume bigPipeRadius

接著，視需要為兩個不同大小的各種管子長度提供最終引數：

let length1 = 30.0
let length2 = 40.0
let smallPipeVol1 = smallPipeVolume length1
let smallPipeVol2 = smallPipeVolume length2
let bigPipeVol1 = bigPipeVolume length1
let bigPipeVol2 = bigPipeVolume length2

遞迴函式

「遞迴函式」是會自我呼叫的函式。 您必須在 let 關鍵字後面指定 rec 關鍵字來使用遞迴函式。 請從函式主體中叫用遞迴函式，就像叫用任何函式呼叫一樣。 下列遞迴函式會計算第 n個 Fibonacci 數字。 Fibonacci 數字序列自古聞名，此序列中的每個連續數字都是前兩個數字的總和。

let rec fib n =
    if n < 2 then 1 else fib (n - 1) + fib (n - 2)

若不謹慎撰寫遞迴函式，而且也不了解特殊技巧 (例如尾遞迴、累計值和接續符號的用法)，某些遞迴函式便可能會使程式堆疊溢位，或導致執行時沒有效率。

函式值

在 F# 中，所有函式都視為值，而實際上它們稱為「函式值」。 由於函式都是值，因此可以作為其他函式的引數，或在其他會用到這些值的內容中使用。 以下是接受函式值作為引數的函式範例：

let apply1 (transform: int -> int) y = transform y

您可以使用 -> 語彙基元來指定函式值的類型。 在此語彙基元左邊是引數的類型，右邊則是傳回值。 在上述範例中，apply1 函式會接受 transform 函式作為引數，其中 transform 是接受整數並傳回另一個整數的函式。 在下列範例程式碼中，會示範 apply1 的用法：

let increment x = x + 1

let result1 = apply1 increment 100

在上述程式碼執行之後，result 的值會是 101。

多個引數是以連續 -> 語彙基元分隔，如下列範例所示：

let apply2 (f: int -> int -> int) x y = f x y

let mul x y = x * y

let result2 = apply2 mul 10 20

結果為 200。

Lambda 運算式

「Lambda 運算式」是不具名函式。 在上述範例中，您可以使用 Lambda 運算式，而不定義具名函式 increment 和 mul，如下所示：

let result3 = apply1 (fun x -> x + 1) 100

let result4 = apply2 (fun x y -> x * y) 10 20

您可以透過 fun 關鍵字定義 Lambda 運算式。 Lambda 運算式類似函式定義，但是它使用 -> 語彙基元來分隔引數清單與函式主體，而不是 = 語彙基元。 如同一般函式定義，您可以推斷或明確指定引數類型，而 Lambda 運算式的傳回型別是從主體中最後一個運算式的類型來推斷。 如需詳細資訊，請參閱 Lambda 運算式：fun 關鍵字。

Pipelines

在 F# 中處理資料時，會廣泛使用管道運算子 |>。 此運算子可讓您以彈性方式建立函式的「管道」。 管道可讓函式呼叫鏈結在一起成為連續作業：

let result = 100 |> function1 |> function2

下列範例會逐步解說如何使用這些運算子來建置簡單的函式管道：

/// Square the odd values of the input and add one, using F# pipe operators.
let squareAndAddOdd values =
    values |> List.filter (fun x -> x % 2 <> 0) |> List.map (fun x -> x * x + 1)

let numbers = [ 1; 2; 3; 4; 5 ]

let result = squareAndAddOdd numbers

結果為 [2; 10; 26]。 上一個範例使用清單處理函式，示範如何在建置管道時使用函式來處理資料。 管道運算子本身定義於 F# 核心程式庫中，如下所示：

let (|>) x f = f x

函式複合

F# 中的函式可以從其他函式組合。 兩個函式 function1 和 function2 會組合成另一個函式，表示先套用 function1，接著套用 function2：

let function1 x = x + 1
let function2 x = x * 2
let h = function1 >> function2
let result5 = h 100

結果為 202。

複合運算子 >> 會採用兩個函式並傳回一個函式；相反地，管道運算子 |> 會採用一個值和一個函式，並傳回一個值。 下列程式碼範例可透過示範函式簽章和使用方式的不同，顯示管線和組合運算子之間的差異。

// Function composition and pipeline operators compared.
let addOne x = x + 1
let timesTwo x = 2 * x

// Composition operator
// ( >> ) : ('T1 -> 'T2) -> ('T2 -> 'T3) -> 'T1 -> 'T3
let Compose2 = addOne >> timesTwo

// Backward composition operator
// ( << ) : ('T2 -> 'T3) -> ('T1 -> 'T2) -> 'T1 -> 'T3
let Compose1 = addOne << timesTwo

// Result is 5
let result1 = Compose1 2

// Result is 6
let result2 = Compose2 2

// Pipelining
// Pipeline operator
// ( |> ) : 'T1 -> ('T1 -> 'U) -> 'U
let Pipeline2 x = addOne x |> timesTwo

// Backward pipeline operator
// ( <| ) : ('T -> 'U) -> 'T -> 'U
let Pipeline1 x = addOne <| timesTwo x

// Result is 5
let result3 = Pipeline1 2

// Result is 6
let result4 = Pipeline2 2

多載函式

您可以多載類型的方法，但不是函式的方法。 如需詳細資訊，請參閱方法。

另請參閱