Обзор F#

Лучший способ узнать о F # — читать и писать код на F #. В этой статье рассматриваются некоторые основные функции F # и приводятся некоторые фрагменты кода, которые можно выполнить на компьютере. Чтобы узнать о настройке среды разработки, ознакомьтесь с Начало работы.

В F # есть два основных понятия: функции и типы. В этом обзоре рассматриваются функции языка, которые относятся к этим двум концепциям.

Исполнение кода в сети

Если на компьютере не установлен F #, вы можете выполнить все примеры в браузере с помощью инструкции try F # в фабле. Фабле — это диалект F #, который выполняется непосредственно в браузере. Чтобы просмотреть примеры, приведенные в статье REPL, ознакомьтесь с примерами, > узнать > обзор F # в левой строке меню фабле repl.

Функции и модули

Наиболее фундаментальными компонентами любой программы F # являются функции _, организованные в модули *. Функции выполняют работу с входными данными для получения выходных данных, и они упорядочены по модулям, которые являются основным способом группирования в F #. Они определяются с помощью let привязки, которая придает функции имя и определяет ее аргументы.

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 привязки также позволяют привязать значение к имени, аналогично переменной на других языках. let привязки — *неизменяемые _ по умолчанию. Это означает, что после привязки значения или функции к имени ее нельзя изменить на месте. Это отличается от переменных в других языках, которые являются _ изменяемыми *, то есть их значения могут быть изменены в любой момент времени. Если требуется изменяемая привязка, можно использовать let mutable ... синтаксис.

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}" 

Числа, логические значения и строки

Как язык .NET, F # поддерживает те же базовые примитивные типы , которые существуют в .NET.

Ниже показано, как различные числовые типы представлены в 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}"

Ниже приведены логические значения и выполнение базовой условной логики.

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}"

И вот как выглядит базовая обработка строк :

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}"

Кортежи

Кортежи — это большая сделка в F #. Они представляют собой группирование неименованных, но упорядоченных значений, которые можно рассматривать как сами значения. Их следует рассматривать как значения, агрегированные из других значений. Они имеют множество применений, например, удобный возврат нескольких значений из функции или группирование значений для некоторого нерегламентированного удобства.

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}"

Можно также создавать struct кортежи. они также полностью взаимодействуют с кортежами c# 7/Visual Basic 15, которые также являются struct кортежами:

/// 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)}"

Важно отметить, что, поскольку struct кортежи являются типами значений, они не могут быть неявно преобразованы в ссылочные кортежи или наоборот. Необходимо явно выполнить преобразование между ссылкой и кортежем структуры.

Pipelines

Оператор pipe |> широко используется при обработке данных в F #. Этот оператор позволяет гибко устанавливать "конвейеры" функций. В следующем примере показано, как можно воспользоваться преимуществами этих операторов для создания простого функционального конвейера:

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}"

В предыдущем примере использовались многие функции F #, включая функции обработки списков, функции первого класса и частичное приложение. Несмотря на то что они являются расширенными концепциями, следует четко понять, насколько легко можно использовать функции для обработки данных при создании конвейеров.

Списки, массивы и последовательности

Списки, массивы и последовательности — это три основных типа коллекций в основной библиотеке F #.

Списки являются упорядоченными, неизменяемыми коллекциями элементов одного типа. Они являются однонаправленными списками. Это означает, что они предназначены для перечисления, но плохо подходит для произвольного доступа и объединения, если они велики. Это в отличие от списков в других популярных языках, которые обычно не используют однонаправленный список для представления списков.

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}"

Массивы имеют фиксированный размер, Изменяемые коллекции элементов одного типа. Они поддерживают быстрый произвольный доступ к элементам и работают быстрее, чем списки F #, так как они являются только непрерывными блоками памяти.

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://docs.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}"

Последовательности являются логическими последовательностями элементов одного типа. Это более общий тип, чем списки и массивы, способные «просматривать» любые логические последовательности элементов. Они также выделены, так как могут быть отложенными, то есть элементы могут быть вычислены только при необходимости.

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}"

Рекурсивные функции

Обработка коллекций или последовательностей элементов обычно выполняется с помощью рекурсии в F #. Хотя F # поддерживает циклы и императивное программирование, рекурсия предпочтительнее, так как проще гарантировать правильность.

Примечание

В следующем примере используется сопоставление шаблонов с помощью match выражения. Эта фундаментальная конструкция рассматривается далее в этой статье.

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 # также обеспечивает полную поддержку оптимизации вызовов с префиксом tail, что позволяет оптимизировать рекурсивные вызовы, чтобы они были настолько же быстрыми, что и Циклическая конструкция.

Типы записей и размеченных объединений

Типы записей и объединений — это два основных типа данных, которые используются в коде F #, и обычно являются лучшим способом представления данных в программе F #. Хотя это делает их похожими на классы на других языках, одно из их основных отличий состоит в том, что они имеют семантику структурного равенства. Это означает, что они являются сравнимыми по себе, и равенство достаточно просто проверить, равно ли один другой.

Записи представляют собой совокупность именованных значений с необязательными элементами (например, методами). Если вы знакомы с C# или Java, то они должны быть похожи на POCO или POJO-только структурное равенство и менее формальностей.

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://docs.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}"

Также можно представить записи как структуры. Это делается с помощью [<Struct>] атрибута:

[<Struct>]
type ContactCardStruct = 
    { Name     : string
      Phone    : string
      Verified : bool }

Размеченные объединения (ветвью) — это значения, которые могут быть числом именованных форм или вариантов. Данные, хранящиеся в типе, могут быть одного из нескольких различных значений.

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}"

Вы также можете использовать ветвью в качестве размеченных объединений с одним вариантом, чтобы упростить моделирование доменов по примитивным типам. Часто строки и другие примитивные типы используются для представления чего-либо, поэтому они задаются определенным значением. Однако использование только примитивного представления данных может привести к ошибочному назначению неверного значения! Представление каждого типа данных в виде отдельного однострочного объединения может обеспечить правильность в этом сценарии.

// 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}"

Как показано в приведенном выше примере, чтобы получить базовое значение в размеченного Union с одним вариантом, необходимо явно разворачивать его.

Кроме того, ветвью также поддерживает рекурсивные определения, что позволяет легко представлять деревья и по сути рекурсивные данные. Например, вот как можно представить двоичное дерево поиска exists insert функциями и.

/// 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.

Поскольку ветвью позволяет представить рекурсивную структуру дерева в типе данных, работа над этой рекурсивной структурой проста и гарантирует правильность. Он также поддерживается в сопоставлении шаблонов, как показано ниже.

Сопоставление шаблонов

Сопоставление шаблонов — это функция F #, которая обеспечивает правильность работы с типами F #. В приведенных выше примерах вы, вероятно, заметили довольно много match x with ... синтаксиса. Эта конструкция позволяет компилятору, который может понять «форму» типов данных, принудительно учитывать все возможные варианты использования типа данных с помощью того, что известно как исчерпывающее сопоставление шаблонов. Это чрезвычайно мощный вариант для корректности, и его можно использовать для "точности", что обычно является проблемой во время компиляции.

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

Что вы, возможно, заметили, это использование _ шаблона. Это называется шаблоном с подстановочными знаками, который позволяет сказать: «я не волнует что-то, что происходит». Хотя это удобно, вы можете случайно обойти полную проверку соответствия шаблонов и больше не использовать преимущества, если не соблюдать осторожность при использовании _ . Он лучше всего подходит, если вы не следите за определенными фрагментами составного типа при сопоставлении шаблонов или итоговым предложением при перечислении всех осмысленных вариантов в выражении сопоставления шаблонов.

В следующем примере _ используется вариант при сбое операции синтаксического анализа.

/// 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

Активные шаблоны — это еще одна мощная конструкция, используемая с сопоставлением шаблонов. Они позволяют секционировать входные данные в пользовательские формы, разбивая их на сайте вызова соответствия шаблону. Они также могут быть параметризованы, тем самым позволяя определять секцию как функцию. Расширение предыдущего примера для поддержки активных шаблонов выглядит примерно так:

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!"

Параметры

Одним из особых случаев для размеченных типов объединений является тип Option, который полезен, так как он является частью основной библиотеки F #.

Тип параметра — это тип, представляющий один из двух вариантов: значение или ничего вообще. Он используется в любом сценарии, где значение может быть или не получено из определенной операции. Тогда вы назначите вам учитывать оба варианта, сделав его проблемой во время компиляции, а не заботу среды выполнения. Они часто используются в интерфейсах API null , где используется для представления «Nothing», что устраняет необходимость NullReferenceException во многих обстоятельствах.

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

Единицы измерения

Система типов F # включает возможность предоставления контекста для числовых литералов через единицы измерения. Единицы измерения позволяют связать числовой тип с единицей, например в метрах, а функции выполняют работу с единицами, а не с числовыми литералами. Это позволяет компилятору проверить, что типы числовых литералов имеют смысл в определенном контексте, тем самым устраняя ошибки времени выполнения, связанные с этим типом работы.

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"

Основная библиотека F # определяет множество типов единиц СИ и преобразования единиц. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с пространством имен FSharp. Data. унитсистемс. si. унитсимболс.

Программирование объектов

F # полностью поддерживает программирование объектов с помощью классов, интерфейсов, абстрактных классов, наследованияи т. д.

Классы — это типы, представляющие объекты .NET, которые могут иметь свойства, методы и события в качестве членов.

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}"

Определение универсальных классов также является простым.

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

Для реализации интерфейса можно использовать либо interface ... with синтаксис, либо выражение объекта.

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" }

Какие типы использовать

Наличие классов, записей, размеченных объединений и кортежей приводит к важному вопросу: что следует использовать? Как и многие все это в жизни, ответ зависит от обстоятельств.

Кортежи отлично подходят для возвращения нескольких значений из функции и использования специального статистического выражения значений в качестве самого значения.

Записи — это «шаг с заходом» из кортежей, имеющих именованные метки и поддержку необязательных элементов. Они отлично подходят для формальностей представления данных во время передачи по программе. Так как они имеют структурное равенство, их легко использовать при сравнении.

Размеченные объединения имеют много использования, но основное преимущество заключается в том, чтобы их можно было использовать в сочетании с сопоставлением шаблонов для учета всех возможных "фигур", которые могут иметь данные.

Классы отлично подходят для огромного числа причин, например, когда необходимо представить информацию, а также привязать эту информацию к функциональным возможностям. Как правило, при наличии функциональности, которая концептуально привязана к некоторым данным, использование классов и принципов Object-Oriented программирования является существенным преимуществом. классы также являются предпочтительным типом данных при взаимодействии с C# и Visual Basic, так как эти языки используют классы практически для всех.

Next Steps

Теперь, когда вы видели некоторые основные возможности языка, вы должны быть готовы к написанию первых программ на F #! Ознакомьтесь Начало работы , чтобы узнать, как настроить среду разработки и написать код.

Кроме того, ознакомьтесь со справочником по языку f # , чтобы просмотреть исчерпывающую коллекцию концептуального содержимого на F #.