F#学习之路 (1)什么是函数式编程

对于什么是函数式编程,这个是人云亦云。本文并不打算对此进行定义,而是希望与园子里的朋友们共同探讨这个话题,抛砖只为引玉。

本文希望通过介绍F#中的语法,来了解函数式编程中专门的概念。

1、维基百科给出的定义是:

函数式编程是种编程范式,它将电脑运算视为函数的计算。函数编程语言最重要的基础是λ 演算(lambda calculus)。

而且λ演算的函数可以接受函数当作输入(参数)和输出(返回值)。

2、函数应该是高阶函数,可柯里化

从维基百科定义可以看出,大家对函数式编程语言中,函数是一等公民(first class)这个概念是没有异议的。

函数应该享受值的同等待遇,可以作为一个函数的参数,可以作为一个函数的返回值。

函数应该是高阶函数。函数应该可柯里化(currying)。

Code


在F#中定义一个函数使用let 绑定表达式, 语法规则如下:

let函数名 参数1 参数2…参数n=函数体

F#参数之间用空格分隔,而不同于C#中用逗号分隔,参数也不用括号。

上面的F#代码第一行用#light指令,指出使用精简的语法规则,而不使用OCaml语法,OCaml语法使用begin end ;; ; in 等关键字来区分语句及作用域,使用#light指令后,虽然让我们可以使用简洁的语法,但这也意味着F#将利用缩进来区分语句及作用域。你可以在vss中 选择工具-选项-文本编辑器->F#-Tabs,设置Tab为插入空格,这可以让你方便的使用tab键缩进。另外,在vss中,你把上例"Hello," 改成中文"欢迎",如果在控制台中乱码,你可以选择 文件->高级保存选项->更改字符编码为中文简体GB2312或unicode编码。

3、纯函数式语言没有变量和副作用

这一点是函数式语言被认为编写并发程序最理想语言的重要原因。没有了变量和副作用,就不再有竞争资源的问题存在,就不再需要锁。

在F#中,let定义的标识符是表达式,并且一旦定义就不可更改。定义变量要使用专门的关键字mutable

Code


变量var使用mutable关键字定义,并使用<-操作符赋值。而=操作符而被用做相等比较运算符,而constant使用<-,就会编译报错

函数式编程中,函数用来定义规则,算法,如果一个函数使用同一个值传入,总是返回相等的结果,我们就说这个函数是没有副作用, 幂等的。

这样的函数最符合重用的原则,在高阶函数计算过程中可得到预知的结果。

 

    4、函数式编程函数应该是惰性求值的

    惰性求值(Lazy value),指的是表达式在需要时计算,而不是在定义时计算。这是支撑函数组合计算必要的条件,函数作为值传递过程中并不计算,只在明确调用时计算。

    某些函数式语言,会将一些惰性操作作为普通求值过程的一部分,而F#则需要使用lazy来明确指定,表达式求值是惰性的。

    5、函数式编程中大量使用模式匹配

    6、函数式编程中经常使用递归来代替循环。

 

    总结:函数式编程语言中函数是一等公民,它使用高阶函数来组合函数,数据从函数中流入流出,函数式程序就是一个个函数的组合,数据被一个个函数处理, 或折分或组合生成新的数据结构。

参考文献:


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