F#奇妙游（1）：F#浅尝

是什么

F#是.NET平台的OCaml。

这句话很欠打，.NET和OCaml前者知道的人有一些，后者就很少了。.NET平台是一个开源的软件平台，早期由微软主导，目前已经开源，由.NET基金会维护。

OCaml是一种函数式编程语言，它的类型系统非常强大，支持多态、类型推断、类型参数化等特性。有很多编译器早期都是利用OCaml实现的，比如LLVM，Rust等。OCaml也是一个不纯的函数式语言，它支持面向对象编程、命令式编程等多种编程范式。

F#是OCaml的一个子集，它的语法和OCaml不能说非常相似，只能说完全相同。它的类型系统为适应.NET平台进行了大量改造，可以完全应用与.NET平台的各类开发活动。

为什么

为什么要学习F#，这个问题的答案有很多，我自己的理由非常简单：

语言本身非常有趣（最重要的是fan-base几乎不存在，不会惹人讨厌）
.NET平台很有前途（并不是，划掉）

如果要按照语言警察和语言使徒开展传教活动的惯例，需要列一列语言的主要特征：

强类型/静态类型，支持类型推断和类型参数化
可编译，提供交互式环境
模式匹配
异步、并发
并非纯函数式语言，多范式
- 函数式编程
  - 响应式
  - 高阶函数，函数组合
- 面向对象编程
- 命令式编程
- 泛型编程
- 元编程

怎么做

安装

F#是.NET平台的一部分，所以安装.NET Core SDK就可以了。比如在Windows上，可以从这里下载安装包。安装7.0、8.0-preview什么的都行。

安装完成后，可以在命令行中输入dotnet --version来检查是否安装成功。然后能使用dotnet命令来创建F#项目，启动交互式环境等。运行dotnet --help就能看到所有的命令。MSDN提供了一个入门教程。这个教程有中文版，但是翻译的很烂，建议看英文版。

交互式环境

F#提供了一个交互式环境，可以在其中编写F#代码，然后立即执行。这个环境叫做F# Interactive，简称F# REPL。

dotnet fsi

来个Hello World，编辑一个文件，比如hello.fsx，然后在文件中输入：

printfn "Hello World"

然后在命令行中输入：

dotnet fsi hello.fsx

就能看到输出了。

奇妙游

普普通通的dotnet new console -lang F# -o HelloWorld就能创建一个F#的控制台项目。然后切换到Helloworld目录再运行dotnet run就OK。但是这么普普通通的项目没什么意思，我们来做点有意思的事情。

我们新建一个工程文件， winformfsharp.fsproj，内容如下：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>WinExe</OutputType>
    <TargetFramework>net7.0-windows</TargetFramework>
    <UseWindowsForms>true</UseWindowsForms>
    <PublishSelfContained>false</PublishSelfContained>
    <PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>
  </PropertyGroup>
  
  <ItemGroup>
    <Compile Include="Program.fs" />
  </ItemGroup>

</Project>

然后新建一个文件，Program.fs，内容如下：

open System
open System.Windows.Forms
open System.Drawing

module MainForm =
    // 自定义操作符||>，用于简化代码
    let inline (||>) x f =
        f x
        x
    // 定义输入文字的控件
    let edit = new TextBox(Text = "World", Dock = DockStyle.Fill)
    let getGreeting msg = $"Hello, %s{edit.Text} %s{msg}!"
    
    // 定义按钮控件
    let button =
        new Button(Text = "Click Me!", Dock = DockStyle.Fill)

    // 定义输出文字的控件
    let textArea =
        new TextBox(Text = "Hello, World!", Multiline = true, Dock = DockStyle.Fill, ReadOnly = true)
        ||> fun t ->
            button.Click.Add(fun _ ->
                t.Text <- t.Text + Environment.NewLine + getGreeting "from F#"
                t.ScrollBars <- ScrollBars.Both
                t.Select (t.TextLength, 0)
                t.ScrollToCaret ()
                )
        // 自定义的操作符||>，设置事件函数，返回对象

    // 定义布局
    let layout =
        new TableLayoutPanel(Dock = DockStyle.Fill, ColumnCount = 2, RowCount = 2)
        ||> fun l ->
            l.Controls.Add(edit, 0, 0)
            l.Controls.Add(button, 1, 0)
            l.Controls.Add(textArea, 0, 1)
            
            l.SetColumnSpan(textArea, 2)
            l.PerformLayout()

    // 定义窗口
    let form =
        new Form(
            Text = "F# Form!",
            Width = 300,
            Height = 200,
            StartPosition = FormStartPosition.CenterScreen,
            Font = new Font("Consolas", 12.0f, FontStyle.Regular, GraphicsUnit.Point, byte 0uy),
            MaximizeBox = false,
            MinimizeBox = false,
            AcceptButton = button
        )
        ||> fun f -> f.Controls.Add(layout)

    // 定义入口
    [<EntryPoint>]
    [<STAThread>]
    let main argv =
        Application.EnableVisualStyles()
        Application.Run(form)
        0

然后在命令行中运行dotnet run，就能看到一个窗口了。

APP界面