F#初学笔记05

定义类型

F#自定义类型有2种。

• 元组或者记录，即组合多个不同的类型。类似C的结构或者C#中的类。
• 联合类型。

元组和记录类型（Tuple and Record Types）

元组就是用逗号，把几个值放在一起。可以把元组赋值给一个标识符，也可以反过来。如果需要忽略元组中的一个值，可以用'_'告诉编译器，忽略该值，如下面的代码。

let  pair   =   true,   false
let  b1, _   =  pair
let  _, b2   =  pair

元组不需要用type关键字显式定义。通常定义一个类型，需要用到type关键字，然后是类型名=，用这种方法你可以给一个已经存在的类型起一个别名，特别当你想要是有元组作为类型约束的时候，这招很有用。看下面的例子：

type  Name   =   string
type  Fullname   =   string   *   string
let  fullNameToSting   (x: Fullname )   =
     let  first, second   =  x   in
        first   +   " "   +  second

记录类型和元组类型类似，在一个类型中组合了多个类型。不同点在于纪录类型中，每个字段都是有名字的。

 

字段定义在括号里，用分号分割。Organization1是一个记录类型，它的字段名是唯一的。这意味着，不需要写出Organization1这个类型，也可以用简便语法创建Organization1的实例，只需要字段签名都一致。

#light
// 定义organization，使用唯一的字段
type  Organization1  =   {  boss: string ;  lackeys:  string  list  }
// 创建organization实例。没有显式的提及Organization1类，只靠字段一致，编译器字段推断
let  rainbow  =
     {  boss  =   "Jeffrey" ;
    lackeys  =   [ "Zippy" ;   "George" ;   "Bungle" ]   }
// 定义2个organizations，有重复的字段名字
type  Organization2  =   {  chief: string ;  underlings: list < string >   }
type  Organization3  =   {  chief: string ;  indians:  string  list  }
// 创建Organization2实例
let   ( thePlayers: Organization2 )   =
     {  chief  =   "Peter Quince" ;
    underlings  =   [ "Francis Flute" ;   "Robin Starveling" ;
     "Tom Snout" ;   "Snug" ;   "Nick Bottom" ]   }
// 创建Organization3实例
let   ( wayneManor: Organization3 )   =
     {  chief  =   "Batman" ;
    indians  =   [ "Robin" ;   "Alfred" ]   }

F#不强制字段名必须唯一。因此编译器有时候就无法仅仅靠字段推断类型，这时就要用类型标注。

访问类型字段也很简单，用.号就可以了。

#light
// define an organization type
type  Organization   =   {  chief: string ;  indians:   string  list   }
// create an instance of this type
let  wayneManor   =
     {  chief   =   "Batman" ;
    indians   =   [ "Robin" ;   "Alfred" ]   }
// access a field from this type
printfn   "wayneManor.chief = %s"  wayneManor. chief

 

Record类型默认是不可变的。对一个习惯于用命令式语言开发的程序来说，听起来record类型没什么用，因为某些地方要不可避免的要改变字段值。出于这个目的，F#提供一个简便语法，通过更新字段创建record的一个副本。要创建这样一个副本，只需要把record类型的名字放在括号中，后面跟with关键字。看下面的例子。

#light
// define an organization type
type  Organization   =   {  chief: string ;  indians:   string  list   }
// create an instance of this type
let  wayneManor   =
     {  chief   =   "Batman" ;
    indians   =   [ "Robin" ;   "Alfred" ]   }
// create a modified instance of this type
let  wayneManor ' =
    { wayneManor with indians = [ "Alfred" ] }
// print out the two organizations
printfn "wayneManor = %A" wayneManor
printfn "wayneManor'   =   %A " wayneManor'

上述例子创建了wayneManor',把Robin值移除了。结果如下：

 

另一种访问record类型字段的方法是使用模式匹配。看例子：

#light
// type representing a couple
type  Couple   =   {  him :   string   ;  her :   string   }
// list of couples
let  couples   =
     [   {  him   =   "Brad"   ;  her   =   "Angelina"   } ;
     {  him   =   "Becks"   ;  her   =   "Posh"   } ;
     {  him   =   "Chris"   ;  her   =   "Gwyneth"   } ;
     {  him   =   "Michael"   ;  her   =   "Catherine"   }   ]
// function to find "David" from a list of couples
let   rec  findDavid l   =
     match  l   with
    |   {  him   =  x   ;  her   =   "Posh"   }  :: tail   ->  x
    | _ :: tail   ->  findDavid tail
    |   [ ]   ->   failwith   "Couldn't find David"
// print the results
printfn   "%A"   (findDavid couples )

输出：Becks

 

联合类型

 

联合类型是把不同意义，不同结构的数据放在一起的一种手段。定义联合类型，使用type关键字，然后是名字，然后是=。接下来是不同constructor的定义，用竖线|分割，第一个竖线是可选的。 constructor中名称的一个字母必须大写，使得避免constructor名字和标识符名混起来。名称可以选择跟着一个关键字of，这就构成了constructor。多个类型构成的constructor要用*分割。类型中，constructor的名字必须是唯一的。如果定义了几个联合类型，constructor的名字可以重复。但最好不要这样做，因为这样在某些场合要求类型注解。

 

下例定义了一个Volume类型，它的值有3个不同的意义，liter,US品脱,或者英制品脱，尽管数据的结构都是相同的，都是float，意义却都不同。把数据的意义混合在一个算法里，是常见的导致程序产生bug的原因。Volume类型，某种程度上是要避免这种问题。

 

#light
type  Volume   =
| Liter   of   float
| UsPint   of   float
| ImperialPint   of   float
let  vol1   =  Liter   2.5
let  vol2   =  UsPint   2.5
let  vol3   =  ImperialPint   ( 2.5 )

 

创建联合类型实例的语法，就是constructor名字，然后就是类型的值，多个值的话就逗号分割。你也可以把值放在括号里。

 

要拆解联合类型的基础部分，需要使用模式匹配。当对一个联合类型模式匹配时，constructor构成了模式匹配的一半规则。关于联合类型可以看：

http://en.wikipedia.org/wiki/Union_(computer_science)

http://cnn237111.blog.51cto.com/2359144/884576

 

具体使用，看下面的例子就能明白了。

#light
// type representing volumes
type  Volume   =
| Liter   of   float
| UsPint   of   float
| ImperialPint   of   float
// various kinds of volumes
let  vol1   =  Liter   2.5
let  vol2   =  UsPint   2.5
let  vol3   =  ImperialPint   2.5

// some functions to convert between volumes
let  convertVolumeToLiter x   =
     match  x   with
        | Liter x   ->  x
        | UsPint x   ->  x   *   0.473
        | ImperialPint x   ->  x   *   0.568
let  convertVolumeUsPint x   =
     match  x   with
    | Liter x   ->  x   *   2.113
    | UsPint x   ->  x
    | ImperialPint x   ->  x   *   1.201

let  convertVolumeImperialPint x   =
     match  x   with
    | Liter x   ->  x   *   1.760
    | UsPint x   ->  x   *   0.833
    | ImperialPint x   ->  x
// a function to print a volume
let  printVolumes x   =
    printfn   "Volume in liters = %f,
        in us pints = %f,
        in imperial pints = %f"
         (convertVolumeToLiter x )
         (convertVolumeUsPint x )
         (convertVolumeImperialPint x )
// print the results
printVolumes vol1
printVolumes vol2
printVolumes vol3

 

运行结果如下：

  使用类型参数定义类型

参数化类型意味着在类型的定义内部空出一些类型，在后期由类型使用者确定具体类型。

F#支持2种类型参数化的语法。第一种，把参数化的类型放在type和类型名之间，如下：

 

#light
type   'a BinaryTree =
    | BinaryNode of 'a BinaryTree   *   'a BinaryTree
    | BinaryValue of 'a
let  tree1   =
        BinaryNode (
            BinaryNode   (  BinaryValue   1, BinaryValue   2 ),
            BinaryNode   (  BinaryValue   3, BinaryValue   4 )   )

第二种是在类型名字后加上尖括号，如下：

#light type Tree<'a> = | Node of Tree<'a> list | Value of 'a let tree2 = Node ( [ Node ( [Value "one"; Value "two" ] ) ; Node ( [Value "three"; Value "four" ] ) ] )

和变量类型相同，参数的名字都是由单引号(')开头。通常都使用单个字母作为类型名字。如果需要多个参数类型化，你必须用逗号分割。

上述例子BinaryTree类型采用OCaml语法风格，tree类型采用.NET分格。使用哪种语法不影响编译器做类型推断。看一下

看下面的tree1和tree2的例子。

 

#light
// 定义二叉树
type 'a BinaryTree =
| BinaryNode of 'a BinaryTree * 'a BinaryTree
| BinaryValue of 'a
// 创建二叉树实例
let tree1 =
    BinaryNode(
        BinaryNode ( BinaryValue 1, BinaryValue 2),
        BinaryNode ( BinaryValue 3, BinaryValue 4) )

// 定义一棵树
type Tree<'a> =
| Node of Tree<'a> list
| Value of 'a
// 创建一棵树
let tree2 =
    Node( [ Node( [Value "one"; Value "two"] ) ;
        Node( [Value "three"; Value "four"] ) ] )

// 打印二叉树的递归函数
let rec printBinaryTreeValues x =
    match x with
    | BinaryNode (node1, node2) ->
    printBinaryTreeValues node1
    printBinaryTreeValues node2
    | BinaryValue x -> printf "%A, " x

// 打印树的递归函数
let rec printTreeValues x =
    match x with
    | Node l -> List.iter printTreeValues l
    | Value x -> printf "%A, " x

// 打印结果
printBinaryTreeValues tree1
printfn ""
printTreeValues tree2

递归的定义类型

F#中，类型只能按照先后顺序引用，比如A类型写在前面，B类型在后面，那么A类型引用B类型就会出错。比如：

type A={
        b:B;
    }

type B={
        name:string;
    }

那么就会出错：

 

那么解决方法就是把B的定义放到A的前面。

但是如果类型要递归定义的话，比如A引用B，B同时引用了A，那么A和B谁写在前面，都会出现无法未定义类型的错误。

type B={
        name:string;
        value:A;
    }

type A={
        b:B;
    }

出现错误：

如果把A写在B前面

type A={
        b:B;
    }
type B={
        name:string;
        value:A;
    }

出现错误：

F#提供专用的语法，递归的定义类型。就是使用and关键字。该类型必须声明在一起，在一个块内。块之间不能有其他赋值定义。

type A={
        b:B;
    }
and B={
        name:string;
        value:A;
    }

这种方法定义的类型不同于常规方法定义的类型。这种类型可以引用块内的其他类型，甚至可以互相引用。下面的例子，就是两个类型互相引用。XmlElement 和XmlTree声明在同一个块内，如果他们分开定义，XmlElement不能够引用XmlTree，因为XmlElement在XmlTree声明了。正式由于它们的定义由and关键字连接，XmlElement类可以有个XmlTree类型的字段。

// represents an XML attribute
type XmlAttribute =
    { AttribName: string;
    AttribValue: string; }
// represents an XML element
type XmlElement =
    { ElementName: string;
    Attributes: list;
    InnerXml: XmlTree }
// represents an XML tree

and XmlTree =
| Element of XmlElement
| ElementList of list
| Text of string
| Comment of string
| DDD of XmlAttribute
| Empty