自动泛化

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F# 使用类型推理来计算函数和表达式的类型。 本主题阐述 F# 如何自动实现函数的参数和类型的泛化，以便尽可能使用多个类型。

自动泛化

F# 编译器在对函数执行类型推理时，会确定给定的参数是否可为泛型。 它检查每个参数，并确定该函数是否依赖该参数的特定类型。 如果不是，将类型推断为泛型类型。

下面的代码示例演示编译器推断为泛型的函数。

let max a b = if a > b then a else b

推断类型为 'a -> 'a -> 'a。

该类型指示这是一个函数，该函数使用两个属于同一未知类型的参数，并返回一个该类型的值。 上一个函数可为泛型函数的一个原因是，大于运算符 (>) 本身是泛型的。 大于运算符具有签名 'a -> 'a -> bool。 并非所有运算符都是泛型运算符，并且如果函数中的代码将参数类型与非泛型函数或运算符结合使用，则不能泛化该参数类型。

因为 max 是泛型的，所以它可以和 int、float 等类型结合使用，如下面的示例中所示。

let biggestFloat = max 2.0 3.0
let biggestInt = max 2 3

但是，这两个参数必须属于同一类型。 签名是 'a -> 'a -> 'a，不是 'a -> 'b -> 'a。 因此，以下代码将生成错误，原因是类型不匹配。

// Error: type mismatch.
let biggestIntFloat = max 2.0 3

max 函数还适用于任何支持大于运算符的类型。 因此，你还可以对字符串使用它，如下面的代码所示。

let testString = max "cab" "cat"

值限制

编译器仅对完整的函数定义（具有显式参数）和简单的不可变值执行自动泛化。

也就是说，如果你尝试编译的代码未被充分约束为特定类型，但也不可泛化，编译器会发出错误消息。 此问题的错误消息将对值的自动泛化的这种限制称为“值限制”。

通常，如果你希望构造是泛型的，但编译器没有足够的信息来将它泛化（或者如果你在非泛型构造中无意地遗漏了足够的类型信息），则会发生值限制错误。 值限制错误的解决方案是提供更多显式信息，以便通过下面的一种方式来更充分地约束类型推理问题：

  • 向值或参数添加显式类型注释，将类型约束为非泛型类型。

  • 如果问题是使用不可泛化的构造来定义泛型函数（例如函数组合或未完全应用的扩充函数参数），请尝试将函数重写为普通函数定义。

  • 如果问题是表达式太复杂而无法泛化，可额外添加一个未使用的参数，使表达式成为函数。

  • 添加显式泛型类型参数。 这种方法不常用。

以下代码示例演示上述各场景。

情况 1：表达式太复杂。 在此示例中，此列表 counter 应为 int option ref，但并未被定义为简单的不可变值。

let counter = ref None
// Adding a type annotation fixes the problem:
let counter : int option ref = ref None

情况 2：使用不可泛化的构造来定义泛型函数。 在此示例中，构造不可泛化，因为它涉及函数参数的部分应用。

let maxhash = max << hash
// The following is acceptable because the argument for maxhash is explicit:
let maxhash obj = (max << hash) obj

情况 3：额外添加一个未使用的参数。 此表达式不够简单，不能泛化，所以编译器会发出值限制错误。

let emptyList10 = Array.create 10 []
// Adding an extra (unused) parameter makes it a function, which is generalizable.
let emptyList10 () = Array.create 10 []

情况 4：添加类型参数。

let arrayOf10Lists = Array.create 10 []
// Adding a type parameter and type annotation lets you write a generic value.
let arrayOf10Lists<'T> = Array.create 10 ([]:'T list)

在最后一种情况中，值变成类型函数，这种函数可用于创建许多不同类型的值，如下所示：

let intLists = arrayOf10Lists<int>
let floatLists = arrayOf10Lists<float>

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