函数式编程初窥F#

Posted 2020-11-21 xiandnc

大量讲解函数式编程语言的书籍最终都会用Fuctor，Monad，Monoids，范畴论等各种词汇吓退命令式语言玩家，所以我试图避开这些问题，揭开这些复杂词汇带来的具有实战意义的成果。另外我会尽量使用C#语言来描述函数式编程思想，因为C#某些语法和特性来自于函数式语言的启发，但C#终究并不是正统的函数式语言，随着对话题的深入，我们不可避免要使用F#来描述某些特性。所以本文会对F#的基础语法做一些简单了解，本文并不是一个纯粹的F#教程，只会提及必要的F#语法，最终循序渐进穿插在整个文章中。

函数是一等公民

在函数式语言里，函数被设计为一等公民，也就是说函数跟int, bool等类型并没有什么区别，例如在命令式语言的函数定义中，参数可以是int值，那么在函数式语言里，参数也可以是一个函数。这种特性在C#其实也是工作的：

public void Convert(Func<int,bool> selector){ }

这种设计在函数式语言里会有更进一步的体现：
在F#中声明一个简单类型用let:

let x = 6

声明一个函数：

let f x = x + 1

或者：

let f = fun x -> x + 1

无论是申明类型还是函数，都用let，这并不是一个巧合，因为在语言设计者眼里，函数和其他类型都是一样的。

另外需要注意，不要看到上面的代码认为F#是一门动态语言，F#毫无疑问是一门静态语言，通过type inference来工作。它要比C#中的var强大的多，只有在少数情况下需要加类型声明，考虑下面的例子：

let stringLength x = x.Length    

上面的代码并不能正常工作，仅仅通过x.Length无法推断出x的类型，此时需要显示标注类型：

let stringLength (x:string) = x.Length     

当然你还可以向其它语言那样，标注函数的返回值类型，虽然此时此刻这一步并不是必须的：

let stringLength (x:string) :int = x.Length   

理解unit类型

我们在上一篇对数学中的函数做了描述，其中提到对于任意的输入总会有唯一的输出值与之对应，考虑下面的代码：

let printNumber x = printf "%i" x

这段代码不论你输入什么样的x，它只是打印了一个数字（副作用），他的返回值是什么？不像C#中的void，F#会返回一个真实的类型unit，注意unit并不是null或者void，他是一个类型，如int一样。

理解tuple类型

F#里有一些常用的数据结构，例如tuple，Record types，Discriminated Union，Option，List，不要担心，目前你只需要知道tuple就可以了。
除了诸如int, string等类型，如何快速的组合几个类型在一起呢？声明一个类？答案是:No, 比如("hello", 1)就是有一个string和int组合在一起的tuple类型，他的类型为string * int。例如下面的函数：

let sum (x, y) = x + y

它的方法签名是:sum : x:int * y:int -> int 即函数名为sum，接受int * int类型的一个tuple，返回int类型。
如果要接受两个int类型的参数应该这样定义的：

let sum x y = x + y

好了，F#的基本介绍已经完毕，下一篇将介绍Currying，他是函数式编程语言中常用的模式之一，想要继续了解的朋友继续关注下一篇。