11.3.4 F# 中的延迟值

11.3.4  F# 中的延迟值

 

    F# 中的延迟值（lazy value）是一种表示延迟的计算方式 ，这意味着，一个计算只在这个值需要时才被计算。在上一节中，我们在 C# 中使用函数实现了类似的事情，但是，延迟值只自动计算这个值一次，并记住结果。

    探索此功能的最佳方法是在 F# Interactive 中进行。清单 11.16 演示了一个如何使用它的脚本。

 

Listing 11.19 Introducing lazy values (F# Interactive)

 

> let foo(n) =
     printfn "foo(%d)" n
     n <= 10;;
val foo : int �C> bool

&gt; let n = lazy foo(10);;
val n : Lazy<bool> = Value is not created.

&gt; n.Value;;
foo(10)
val it : bool = true

&gt; n.Value;;
val it : bool = true

 

    我们首先写一个函数，它类似于我们的 C# 的 Foo 方法。这可以使我们跟踪计算是何时写到控制台的。第二个命令使用 F# 的 lazy 关键字。如果把一个表达式标记为 lazy，这个表达式不会立即计算，会被打包成延迟值。正如你从这个输出可以看到的，foo 函数还未调用，创建的值的类型 lazy<bool>。这表示一个延迟值，它可以计算出一个布尔值。

    在下一行，可以看到这个延迟值有一个成员，Value。这个属性计算出这个延迟值。在这里，就是调用 foo 函数。最后一个命令显示，再次访问 Value，不会重新计算。如果你看一下输出，可以看到 foo 函数并未调用。这就是说，我们可以清楚地看到，Lazy<'T> 是可变类型。如果我们使用无副作用的纯函数式的函数，作为其参数，我们就不能观察到。

    在前几章中，我们已经强调过这种函数式方式查看数据类型，我们已经看到，在处理一个类型时，知道需要哪种操作，是很有用的。让我们以这种观点来看一下延迟值。

 

使用操作指定延迟值

 

    如果 F# 语言没有 lazy 关键字，并且不允许我们写有属性的对象，可能会需要两个操作，一个用于构建延迟值，另一个提取实际值：

 

val create : (unit -&gt; 'T) -&gt; Lazy<'T>
val force : Lazy<'T> �C&gt; 'T

 

    正如你所看到的，create 操作的参数是一个函数值，它是在打包在 Lazy<'T> 内的值。在函数式编程中，存在表示延迟计算的其他类型，所以，当一个函数取一个 unit �C&gt; 'T 类型的函数作为参数值，并返回泛型类型，该类型可能表示延迟计算。force 操作的签名甚至更简单。它只是简单地提取实际值，从打包它的类型中。这个签名并不告诉我们实际值是如何打包的，但是，因为我们有 force 操作，就总是可以提取它。

    我们将在下一章中看到，在基本操作方面的一个类型的这种抽象描述，我们可以使用函数式编程中来处理是有用的。虽然 F# 提供了比使用函数更方便的方法处理延迟值，但是，了解基本操作（primitive operations）还是很有帮助的。

 

    当我们开始讨论延迟值时的动机，是我们可以不写自己的逻辑实现，或者操作符，只计算右边的参数值，它是否需要，何时需要。现在，再尝试用延迟值的新知识武装一下。

 

实现或和延迟或

 

    因为我们要实现一个运算符，将其定义为一个真正的运算符，而不只是作为通常的函数。就像在第 6 章中学过的，可以在 F# 中引入自己的运算符，所以，清单 11.17 显示两种不同形式的或运算符。

 

[没太注意，原书的清单序号可能有问题。从 11.14 开始，就变成了 11.17 了。]

 

Listing 11.17 Comparing eager and lazy or operators (F# Interactive)

 

let (||!) a b =   if a then true   elif b then true   else false // Using in F# Interactive > if (foo(5) ||! foo(7))      then printfn "True";; foo(5) foo(7) True

let (||?) (a:Lazy<_>)   (b:Lazy<_>) =   if a.Value then true   elif b.Value then true   else false &gt; if lazy foo(5) ||? lazy foo(7)      then printfn "True";; foo(5) True

 

    提前版本的运算符的参数值是布尔值，所以，我们可以在 if 条件中使用直接。延迟版本取打包计算的延迟值作为参数值，返回布尔值，要读取这个值，使用 Value 属性。

    当使用提前版的运算符时，我们指定参数值如正常一样。如输出所显示的，两个参数值都进行了计算。事实上，它们是在我们自定义运算符主体执行之前就计算了。当使用版时，我们加上了额外的 lqzy 关键字，以延迟这两个参数值。其结果是，只有一个表达式进行了计算，因为这对于最终的结果的计算已经足够了。

    本示例在很多方面只是出于一种好奇心，但它对于演示如何以编程方式实现元素的延迟是非常有用的，已经通过语言构造熟悉了。下一步我们将延迟值实现为类型，从 C# 中使用。这在语法结构上不是很紧凑，但即使是这样，仍是很有用的。