内容简介:F# 身為 function first-first language,最迷人的當然就是 function 部分。.NET Core SDK 2.4.1F# 4.1
F# 身為 function first-first language,最迷人的當然就是 function 部分。
Version
.NET Core SDK 2.4.1
F# 4.1
Syntax
let f x = x + 1
- 由於 function 也被視為 value,因此同樣使用
let
定義 function -
f
為 function name,x
為 argument,之間以 space 隔開即可 -
=
右側為 function 定義 - 由於 pure function 要求要有回傳值,所以
x + 1
將被回傳,不用加上return
- 不必使用
;
結束
Scope
let list1 = [ 1; 2; 3] let list1 = [] // module : error, function : [] let function1 = let list1 = [1; 2; 3] let list1 = [] list1 // []
- 當 value 名稱相同時,若在 module 會 compile error,若在 function 內則是
後蓋前
,因此list1
皆為[]
let list1 = [ 1; 2; 3] let sumPlus x = // OK: inner list1 hides the outer list1. let list1 = [1; 5; 10] x + List.sum list1
- 若 function 內的 value 與 function 外的 value 名稱相同,則 function 內的 value 會蓋掉 (shadow) 掉 function 外的變數,因此
sumPlus
的list
為[1; 5; 10]
雖然 value 相同,F# 會自動啟動 shadow 機制,但實務上不建議重複使用 value 名稱,將造成閱讀上與維護上的困難
Parameter
let f (x : int) = x + 1
- 亦可在 parameter 加上型別,必須使用
()
,在 parameter 名稱加上:
與型別
let f x = x + 1
- 儘管 paramter 不加上型別,因為 F# 的 Type Inference 機制,compiler 會自動由 function body 推導出 parameter 型別
只要將滑鼠移動到 parameter,就可看到其型別為 int
。
F# 的 parameter 雖然不用寫型別,但不代表 F# 沒有型別,而是因為其強悍的 Type Inference 機制,讓我們可以少打點字,閱讀上真的想知道型別,就靠 IDE 工具
實務上建議 parameter 不用寫型別,使用 Type Inference 即可
let f x = (x, x)
若 Type Inference 無法推導出型別,就視為 泛型
。
由於 Type Inference 無法由 function body 推導出型別,所以啟動 Automatic Generalization 機制,其中 'a
為自動推導出的 泛型
。
在 F# 要使用 泛型
,只要不寫型別,且無法推導出具體型別,就被視為 泛型
,syntax 比 C# 精簡很多
Function Body
let cylinderVolume radius length = // Define a local value pi. let pi = 3.14159 length * pi * radius * radius
-
若 function 內的程式碼不只一行時,則換行並加以縮排,不用使用
{}
-
Function 內的 value 的 scope 僅限於 function 內,因此
pi
只有cylinderVolume
可讀取
C# 程式碼中, {}
佔了不少行數,F# 利用縮排取代 {}
,程式碼顯的更清爽,且輸入 tab
速度也比 {}
還快
Return Value
let cylinderVolume radius length = // Define a local value pi. let pi = 3.14159 length * pi * radius * radius
- Function 最後一行的 expression 或 value 都視為 return 值,因此回傳值為
length * pi * radius * radius
expression - Function 最後一行的 expression 或 value 的型別會被推導為 return type,因為
pi
為float
,所以 return type 被推導為float
只要將滑鼠移動到 function,就可看到其 return type 為 float
。
C# 程式碼中會到處充滿 return
,F# 很聰明的用最後一行的 value 或 expression 當回傳值,讓程式碼更精簡
let cylinderVolume radius length : float = // Define a local value pi. let pi = 3.14159 length * pi * radius * radius
- 亦可為 return type 加上型別,只要在最後加上
:
與型別
let cylinderVolume (radius : float) (length : float) : float = // Define a local value pi. let pi = 3.14159 length * pi * radius * radius
- 亦可為 parameter 與 return type 全部加上型別
實務上建議不用替 parameter 與 return type 加上型別,使用 Type Inference 即可
Calling a Function
let vol = cylinderVolume 2.0 3.0
- Parameter 不需使用
()
,只要與 function name 用 space 隔開即可 - Parameter 之間不需要
,
,只需用 space 隔開即可
傳入 parameter 不需 ()
與 ,
,減少打字時間
Currying
let smallPipeRadius = 2.0 let bigPipeRadius = 3.0 let smallPipeVolume = cylinderVolume smallPipeRadius let bigPipeVolume = cylinderVolume bigPipeRadius
- 若對 function 只傳入部分 parameter,將回傳一個新的 function,可將剩下的 parameter 繼續傳給新的 function,因此可先將
radius
傳入cylinderVolume
,產生smallPipeVolume
與bigPipeVolume
兩個新的 function
let length1 = 30.0 let length2 = 40.0 let smallPipeVol1 = smallPipeVolume length1 let smallPipeVol2 = smallPipeVolume length2 let bigPipeVol1 = bigPipeVolume length1 let bigPipeVol2 = bigPipeVolume length2
- 再傳入
cylinerVolume
剩餘的參數length
給smallPipeVolume
與bigPipeVolume
,即可得到與cylinderVolume
相同的結果
Q : 為什麼要使用 Currying ?
傳統 function 必須在所有 argument 都準備好後,才可以呼叫 function,且 function 是立即執行。
若使用 currying,可分階段將 argument 傳入 function,並回傳新的 function,直到所有 argument 都具備後,function 才會真正執行。
Q : 實務上何時會使用 Currying ?
- Argument 無法一次提供,需要逐次提供時
- Function 的某些重要 argument 先由底層 library 提供,並傳回新的 function 給 client,client 只要提供剩下的參數即可
Recursive Function
let rec fib n = if n < 2 then 1 else fib (n - 1) + fib (n - 2)
- 若在 function body 需要呼叫 function 本身,在 function name 前面加上
rec
,表示此為 recursive function
有些演算法的數學,就是使用 recursive 表示,若要改用 loop 改寫反而有難度,若直接用 recursive 表示,不僅能忠實呈現演算法,也比較容易 implement
Function Value
let apply1 (transform : int -> int ) y = transform y
- FP 的核心概念就是將 function 當成 value 看,稱為 Function Value。
- 除了與 value 一樣使用
let
定義 function 外,也跟 value 一樣,可以將 function 當成 function 的 parameter,因此apply
為 function,transform
為apply1
的 parameter,但transform
為 function,其 type 為int -> int
,此為transfom
的 input 為int
,output 為int
- F# 以
->
定義 function 的 signature type
let increment x = x + 1 let result1 = apply1 increment 100
- 因此可定義
increment
function,再將increment
傳入apply
let apply2 ( f: int -> int -> int) x y = f x y let mul x y = x * y let result2 = apply2 mul 10 20
- 當 function 有多個 parameter 時,其型別表示為多個
->
串起來,如let mul x y = x * y
,則mul
的型別為int -> int -> int
Q : 為什麼多 paramter 要以 -> … ->
表示
別忘了 F# 的 Currying,如 mul
相當於以下寫法
let mul2 = mul 2 let mul2x3 = mul2 3
所以多個 parameter 就相當於 1 個 parameter 的 function 連續呼叫多次,因此相當於 ->
串起來多次。
Lambda Expression
let result3 = apply1 (fun x -> x + 1) 100 let result4 = apply2 (fun x y -> x * y ) 10 20
- Function 的 parameter 可以傳入 function,除了使用
let
先定義好 function 外,也可以直接在 arguemtn 以 unnamed function 或 anonymous function 表示,這就是 Lambda Expression - Lambda Expression 以
fun
開頭,使用->
取代=
let increment = fun x -> x + 1 // let increment x = x + 1 is better let result1 = apply1 increment 100
- 就語法而言,的確可以
let
配合fun
,但實務不建議這種寫法,因為increment
的 parameter 必須由fun
才能看出,較不直覺 - 建議
let
與fun
不要混用,將fun
用在直接傳入 function 的 argument 即可
Function Composition
let function1 x = x + 1 let function2 x = x * 2 let h = function1 >> function2 let result5 = h 100
- 若有兩個 function,需求是先執行
function1
,並將function1
的結果傳入function2
,可使用>>
將兩個 function 組合成新的 function
在數學,我們常常有 fog(x) = f(g(x)),若以 F#,可使用 let fog = g >> f
表示,重點還是 從左到右
,可讀性更數學更高
Pipelining
let result = 100 |> function1 |> function2
- 將
100
傳入function1
,並將結果傳入function2
在 imperative language,我們會寫成 function2(function1(100))
,只要層數夠多,程式碼可讀性就不高,而且還必須 從右到左
,但使用 pipelining 之後,無論幾層都很容易閱讀,並且還是 從左到右
。
Conclusion
- 本文介紹了 F# 所有的 function 功能,一些看似直覺的如 Currying、Function Composition 與 Pipelineing ….,在 F# 寫法都很直覺,但在大部分非 FP 語言實現都有難度,這就是 F# 可愛的地方
Reference
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