F#簡(jiǎn)明教程二：F#類型系統(tǒng)和類型推斷機(jī)制
原創(chuàng)【51CTO獨(dú)家特稿】在上一篇教程《F#與函數(shù)式編程概述》中我們了解到F#和函數(shù)式編程的一些特點(diǎn)，更多關(guān)于F#語(yǔ)言和函數(shù)式編程的介紹可以參考51CTO之前對(duì)微軟MVP趙頡老師的專訪《TechED 09視頻專訪：F#與函數(shù)式編程語(yǔ)言》。本節(jié)教程我們將學(xué)習(xí)到F#的一些基礎(chǔ)原理，在開(kāi)始之前，讓我們先溫習(xí)一下我們的Hello World代碼：
- #light
- System.Console.WriteLine(“This is one hello”)
- printfn “This is another hello”
F#是函數(shù)式和面向?qū)ο蟮幕旌象w。它有時(shí)候會(huì)看起來(lái)與C#或Visual Basic驚人的相似，但卻又完全陌生。F#程序以一系列的表達(dá)式形式組成,每個(gè)表達(dá)式可以通過(guò)“let”標(biāo)識(shí)符被指定，比如：
- let fles = System.IO.DirectoryInfo(@”C:\Users\Chance”).
- GetFiles()
在上面的代碼中，“fles”被指定了一個(gè)值，在這個(gè)例子中，是一個(gè)文件路徑。有意思的是，程序運(yùn)行中，直到語(yǔ)句在得到右側(cè)的返回值前，“fles”的實(shí)際類型都沒(méi)有被詳細(xì)定義。你可能覺(jué)得有些別扭，在Java或其他編程語(yǔ)言中，變量fles應(yīng)該被定義成一種數(shù)據(jù)類型，string或是其他什么類型以在內(nèi)存中可以明確的被編譯器區(qū)別對(duì)待，但這些規(guī)則在F#中有些不同。這也導(dǎo)致我們的F#簡(jiǎn)明教程稍有不同，我們不會(huì)像通常的教程那樣介紹F#的基本數(shù)據(jù)類型，從某種意義上說(shuō)，F(xiàn)#可以是任意類型或只有一個(gè)類型。
F#小提示：F#是一種類型推斷語(yǔ)言，它們?cè)诰幾g過(guò)程中被推斷和確定。如果你在Visual Studio中編寫(xiě)F#，將鼠標(biāo)指向某個(gè)值就會(huì)得到它的類型,編譯器可以通過(guò)函數(shù)體或其他方式的定義推斷出類型；Visual Studio是開(kāi)發(fā)F#的主要工具，51CTO推薦您閱讀Visual Studio 2010中關(guān)于F#的資源一文。
類型推斷（Type Inference）
我們說(shuō)數(shù)據(jù)的類型是被推斷出的，因?yàn)镕#的編譯期進(jìn)程會(huì)試圖根據(jù)變量自身的特點(diǎn)來(lái)判斷出它的類型并確保這種類型是安全的。盡管F#是強(qiáng)類型語(yǔ)言，但變量的類型聲明在類型的判斷推理過(guò)程中并不是必須的。
類型推斷有自身的優(yōu)點(diǎn)。在使用F#開(kāi)發(fā)一些大型應(yīng)用時(shí)，比如.NET和Java開(kāi)發(fā)者都很熟悉的泛型特性（Generics）便是由類型推斷來(lái)完成。注意，F(xiàn)#編譯器會(huì)視任何沒(méi)有類型標(biāo)注的表達(dá)式為泛型。例如，下面的函數(shù)中，各變量的類型被定義（推斷為）泛型，即使程序編寫(xiě)者沒(méi)有定義任何類型。
- let f x =
- let y = g x
- h y
- let f (x:’a) : ’b =
- let y:’c = (g:’a->’c) x
- (h:’c->’b) y
F#小提示：在F#中，泛型類型參數(shù)是一個(gè)以撇號(hào)為前綴的字符。比如上面例子中的’b和’c就是最常用的泛型參數(shù)。像在.NET中一樣，泛型類型也可使用尖括號(hào)語(yǔ)法，比如“Dictionary<’Key,’Value>”。只有一個(gè)泛型參數(shù)的時(shí)候，你有時(shí)候會(huì)看到它使用‘前綴’語(yǔ)法而不是尖括號(hào)——最常見(jiàn)的是和F#泛型類‘list’和‘option’一起使用。比如“int list”和“list<int>”表達(dá)同一種功能，只是書(shū)寫(xiě)方式不同。
F#類型推斷機(jī)制
F#語(yǔ)言中的大多數(shù)類型推斷可以遵循以下兩條規(guī)則。首先，如果一個(gè)函數(shù)用于產(chǎn)生一個(gè)值，編譯器將假定該值的類型是函數(shù)需求的。第二，如果一個(gè)值是一個(gè)表達(dá)式的必然結(jié)果，這個(gè)值的類型是這個(gè)表達(dá)式所決定的。
有些情況下這些簡(jiǎn)單的規(guī)則不夠完全，編譯器必須需要類型聲明。比如，當(dāng)一個(gè)算數(shù)運(yùn)算符被使用，F(xiàn)#會(huì)處理的非常謹(jǐn)慎，如果沒(méi)有程序員的明確代碼，不會(huì)將一個(gè)數(shù)值型賦予另一個(gè)。這樣做是為了確保F#在進(jìn)行大規(guī)模數(shù)值計(jì)算時(shí)，類型推斷不會(huì)加重編譯器的負(fù)擔(dān)。
針對(duì)第二條規(guī)則的例子在方法過(guò)載的情況下發(fā)生。比如Write方法在System.Console（.NET中System.Console封裝了基于控制臺(tái)應(yīng)用程序的輸入、輸出和錯(cuò)誤流操作）中有18個(gè)負(fù)載。類型推斷可以確定傳送給它的類型，但是無(wú)法確定另一個(gè)方向傳送的值的類型。
類型推斷不只是簡(jiǎn)單的符號(hào)，它還可以用于程序功能的檢測(cè)。當(dāng)你寫(xiě)了一段代碼，類型推斷功能為這些代碼智能的獲得了指定的類型，這意味著錯(cuò)誤不會(huì)被引入程序。這種機(jī)制使F#獲得動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的代碼簡(jiǎn)潔性的同時(shí)保證了完全靜態(tài)的類型系統(tǒng)。
更多關(guān)于F#的類型和語(yǔ)法基礎(chǔ)請(qǐng)參考：
◆ F#數(shù)據(jù)類型：Discriminator Union
F#的類型系統(tǒng)和類型推斷機(jī)制是學(xué)習(xí)和理解F#語(yǔ)言的基礎(chǔ)，掌握了這些有利于我們之后的學(xué)習(xí)。下周我們將繼續(xù)F#的學(xué)習(xí)，一起探究F#的基礎(chǔ)語(yǔ)法。
