2.2.2 使用不可变的数据结构

现实世界的函数编程：有 F# 和 C# 示例 1-02-02-2

2.2.2 使用不可变的数据结构

    当表示函数程序中的数据时，我们将使用数据结构，我们会在第 5、7 章中讨论数据结构。请记住，我们现在谈论复合数据类型，如 C# 值类型或甚至是一个类，数据结构通常是一个简单的概念。回想一下第 1 章，在函数编程中，这些数据结构是不可变的。

    不可变的数据结构的概念逻辑一来自于不可变值绑定的概念。一个典型的数据结构包含字段声明。如果我们从变量声明的不可变性的概念扩展到字段声明，就得出一切都是不可变的。在 C# 中，使用 readonly 限定符，可以编写不可变类字段，而在 F# 中，在默认情况下，所有数据结构都是不可变的。F# 并不是严格的函数的语言，因此，它允许创建可变类型。

    在这种情况下，你知道如何使用不可变的数据结构，以及如何在 C# 中创建一个不可变的类。一个类的方法或函数处理数据结构，不能修改结构的状态，可以做的唯一的一件事是返回一些东西，处理这个数据结构的所有操作，都返回一个新值作为结果。在 C# 中，string 类型的行为就像这样。如果你编写 str.Substring(0, 5)，结果你会得到一个新的字符串值，原始字符串保持不变。

    我们在第 1 章中提到，函数代码常常写成单个表达式，是而不是一系列语句。理解代码的这种不同，使程序更具声明性，所以，使用不可变的数据结构支持这种函数风格的表现。说我们有一个类表示函数的集合，它有一个操作，创建一个空列表，另一个操作，将数字“添加”到这个列表中。因为列表是不可变的，添加元素不能更改原始列表。相反，该操作返回新的列表中包含原始列表的项目和新添加的元素。如果我们想要创建一个列表，并添加它的元素，我们可以编写这样的代码：

var res = ImmutableList.Empty<int>().Add(1).Add(3).Add(5).Add(7);

    为了做同样的事情，在可变的列表中，我们必须创建它，然后通过调用命令式的 Add 方法对其进行修改，修改这个列表。结果，我们要写一个变量声明和四个语句（可能，源代码总数会是五行）。这个示例表明，不可变的数据结构通常有助于编写更简洁的代码。当然，也有方法在命令式语言中可以实现类似的好处，但是，你用函数风格，不需要额外的努力。

    到目前为止，我们已经看到函数语言使用不变的数据结构和不可变的值，而不是可变的变量。你可以想象一下，如何写出一些非常简单的程序，而无需使用传统的变量和赋值运算符。但是，一旦开始思考更复杂的问题，事情会变得困难，直到你改变看待世界的方法。在下一节中，我们会看看如何以函数风格编码更为复杂的计算。