F# 入门目录 为什么要使用 F#？ 安装 F# 您好，F# Let 表达式 关键字 For 管道 F# 也能够处理对象 异步 F# 与 F# 合作 作 为 Microsoft .NET Framework 家族的新成员，F# 提供类型安全、性能以及类似脚本语言的工作能力，所有这些都是 .NET 环境的一部分。此函数式语言由 Microsoft 研究院的 Don Syme 发明，作为 CLR 的 OCaml 语法兼容变体，但 F# 已经迅速地从科研转为投入实际应用。随着函数式编程的概念通过 .NET 泛型和 LINQ 等技术越来越多地渗入主流语言（例如 C# 和 Visual Basic），F# 在 .NET 社区里的知名程度也不断提高因此，2007 年 11 月 Microsoft 宣布将 F# 确定为受支持的 .NET 编程语言。多年来，大家一直认为函数式语言领域（ML、Haskell 等）更适合用于学术研究，而不适用于专业开发。但这并不代表这些语言没有过人之处。事实上，.NET 的一些重要的功能增强（例如泛型、LINQ、PLINQ 和 Futures）都是将一些函数式编程概念全新应用到语言所致。以往对这些语言的关注程度不高主要是因为它们的目标平台与专为 Windows 编写程序的开发人员关系不大、不能与底层平台很好集成，或者不支持关系数据库访问、XML 解析和进程外通信机制等主要功能。但是，CLR 及其“多种语言，单一平台”的方法将使此类语言在 Windows 开发中的应用越来越广泛。并且顺理成章地引起在一线工作的程序员们的注意。F# 即是这样一门语言。在本文中，我将为您介绍一些 F# 的基本概念和优点。然后，为了帮助您初步了解 F#，我将详细介绍它的安装过程并编写几个简单的小程序。为什么要使用 F#？对于小部分 .NET 程序员来说，学习一门 .NET Framework 函数化语言无疑将使自己在编写功能强大软件方面前进一大步。而对其他程序员来说，学习 F# 的理由就因人而异了。F# 能为开发人员提供哪些益处？随着多核 CPU 的普及，安全并发程序已成为过去三年来的关注焦点。函数式语言倡导一种固定不变的数据结构，可在线程和机器之间传递，而无需担心线程安全或原子访问，开发人员可以利用这一特点支持并发操作。函数式语言还可更轻松地编写更支持并发特性的库，如稍后将在本文中介绍的 F# 异步工作流。尽管对于专攻面向对象开发的程序员而言，可能对这种语言感觉不是这么强烈，但在很多情况下，函数式程序确实可以简化某些应用程序的编写和维护。例如，编写一个将 XML 文档转换成其他格式数据的程序。虽然完全可以通过编写一个 C# 程序，让它解析整个 XML 文档并应用各种 if 语句确定在文档中的不同位置采取何种措施，但实际上更好的方法是编写可扩展样式表语言转换 (XSLT) 程序。当然，XSLT 肯定包含大量的内置函数机制，如同 SQL 一样。F# 强烈建议不要使用空值 (null)，而是提倡使用固定不变的数据结构。这些特性可以减少需要编写的特例代码量，从而有助于降低编程出错的频率。使用 F# 编写的程序还更加简洁。您可以切实地从两方面减少键入的内容：击键次数更少并且必须要向编译器通告变量类型、参数或返回类型的位置点也更少。这意味着需要维护的代码将大大减少。F# 具有与 C# 相似的性能特点。但是，与简洁程度相似的语言（特别是那些动态和脚本语言）相比，它的性能特点要好得多。并且，F# 也包含通过编写程序段并交互式执行查看数据的工具，这一点与许多动态语言类似。安装 F#F# 可从 research.microsoft.com/fsharp/fsharp.aspx 免费下载，它不仅会安装所有命令行工具，而且还会安装 Visual Studio 扩展软件包，该软件包提供彩色语法突出显示、项目和文件模板（包括作为入门指南的详细 F# 示例代码）以及 IntelliSense 支持。同时它还提供可在 Visual Studio 内部运行的 F# 交互式 shell，它使开发人员能够从源文件窗口中提取表达式、将表达式粘贴到交互式 shell 窗口，并立即得到代码段的结果在类似增强的 Immediate 窗口中显示结果。在我撰写本专栏时，F# 在 Visual Studio 内作为外部工具运行，所以它缺少某些开发人员能够从 C# 或 Visual Basic 中获得的无缝集成的能力。此外，F# 还缺少 ASP.NET 页面设计器支持。（这并不是说 F# 不能在 ASP.NET 中使用，完全不是。这仅表示 Visual Studio 并没有为 F# 提供类似 C# 和 Visual Basic 的那种现成拖放式开发体验。）尽管如此，当前版本的 F# 还是可以在能够使用其他 .NET 兼容语言的任何位置使用。在接下来的几页中，您将看到一些示例。您好，F#介绍任何语言的特有方式就是通过那几乎成为标准的“Hello, World”程序。F# 也不例外：printf Hello, world!虽然不能引起您太大的兴趣，但这个很小的例子显示出 F# 属于不需要显式入口点（C#、Visual Basic 和 C+/CLI 都需要显式入口点）的语言；该语言假设程序的第一行即为入口点并将从此处开始执行。要运行此程序，刚入门的 F# 开发人员有两个选择：编译或解释。在 F# 解释程序中运行此程序 (fsi.exe) 很简单。只需从命令行启动 fsi.exe 并在出现的提示中输入上面一行内容即可，如图 1 所示。图 1在 F# 解释程序中运行 Hello, World(单击该图像获得较大视图)请注意，在 shell 中，每条语句必须以两个分号结尾。这是交互模式的特殊要求，编译过的 F# 程序并不需要使用这种方式。要将此示例作为标准的 .NET 可执行程序运行，请正常启动 Visual Studio 并创建一个新的 F# 项目（可以在“其他项目类型”中找到这个项目）。最初，F# 项目包含一个 F# 源文件，称为 file1.fs。打开此文件将发现大量示例 F# 代码集合。浏览一下这些内容即可大概了解 F# 的语法结构。然后将整个文件替换成前面所显示的 Hello, world! 代码。运行此应用程序，毫无疑问，在控制台应用程序窗口中将出现“Hello, world!”。如果更喜欢命令行方式，可以使用 F# 安装目录中 bin 子目录里的 fsc.exe 工具编译这段代码。请注意：fsc.exe 与大多数命令行编译器的工作方式相似，它从命令行获取源代码并生成可执行程序作为结果。大多数命令行开关都有相关文档，如果曾经使用过 csc.exe 或 cl.exe 编译器，那您可能已经熟悉其中许多开关。不过请注意，F# 目前对 MSBuild 的支持尚不完美；在当前安装版本（撰写本文时为 1.9.3.7）中不能直接支持由 MSBuild 驱动的编译。如果希望“Hello, world!”中更具图形化特点，F# 可以通过 CLR 平台（包括 Windows Forms 库）轻松地提供完整的逼真度和互操作性。尝试以下代码：System.Windows.Forms.MessageBox.Show Hello World利用 .NET Framework 类库和 F# 库的能力使得 F# 语言不仅对那些早已使用如 OCaml 或 Haskell 之类函数式语言进行数学和科学计算的社区极具吸引力，而且受到全世界现有 .NET 开发人员的青睐。Let 表达式让我们看看比传统“Hello, world!”更复杂一些的 F# 代码示例。请看以下代码：let results = for i in 0 . 100 - (i, i*i) printfn results = %A results在该 F# 语法中，let 表达式是令人产生好奇的元素。它是整个语言中最重要的表达式。更正式地说，let 可以为标识符赋值。用 Visual Basic 和 C# 开发人员的行话来说，“它可以定义一个变量”。但这并不确切。在 F# 中，标识符包含两个要素。首先，标识符一旦定义就不能再更改。（这即是 F# 帮助程序员创建并发安全程序的方法，因为它不提倡可变的状态。）第二，标识符不仅可以是基元类型或对象类型（如 C# 和 Visual Basic 中所使用的类型），而且还可以是函数类型，这一点与 LINQ 相似。同时还请注意，标识符从不显式定义为类型。例如，从不定义结果标识符；它将从后面表达式的右侧进行推断。这称为类型推断，并且它代表编译器分析代码、确定返回值和自动插入返回值的能力（这与新的 C# 推断类型表达式通过变量关键字进行推断的方法类似）。Let 表达式不仅可以处理数据，还可以使用它来定义函数，F# 将函数看作第一级概念。下面的示例定义了一个加法函数，它使用两个参数 a 和 b：let add a b = a + b完全按照您预期的方式工作：将 a 与 b 相加，并将结果显式返回给调用者。这意味着从技术上讲，F# 中的每个函数都将返回一个值，即使返回的不一定是值，也会返回一个特殊的名称 unit。这将在 F# 代码中产生一些有趣的暗示，特别是与 .NET Framework 类库相交的部分。但目前，C# 和 Visual Basic 开发人员可以把 unit 大致看作是与 void 相同的类型。有时函数应该忽略传递给它的参数。要在 F# 中达此目的，仅需使用下划线作为该参数的占位符即可：let return10 _ = add 5 5/ 12 is effectively ignored, and ten is set to the resulting/ value of add 5 5let ten = return10 12printf ten = %dn ten与许多函数式语言类似，F# 允许根据其调用进行 currying（可以仅部分定义函数的应用），以便提供其余的参数：let add5 a = add a 5在某种程度上，这与创建一个接受不同的参数集并调用其他方法的重载方法相似：public class Adders public static int add(int a, int b) return a + b; public static int add5(int a) return add(a, 5); 但两者还是有一点细微的差别。请注意，在 F# 版本中，没有显式定义类型。这表示编译器将采用自己的类型推断方法确定 add5 的参数是否是与加上整数 5 兼容的类型，并确定是按照这种方式编译，还是将其标记为错误。事实上，F# 语言主要使用隐式类型参数化（即使用泛型）。在 Visual Studio 中，将指针停放在前面所显示的 ten 的定义上时，将表明其类型声明为：val ten : (a - int)在 F# 中，这表示 ten 是一个值，一个获取任意类型的参数并产生整数结果的函数。这种记号语法大致等同于 C# 中的 语法，所以对 C# 函数最贴切的说法是：ten 是类型参数化方法的委托实例，您想要忽略其类型（但在 C# 规则下不可忽略）：delegate int Transformer(T ignored);public class App public static int return10(objec