如果你也会C#,那不妨了解下F#(6):面向对象编程之“类”
来源:互联网 发布:relief算法介绍 编辑:程序博客网 时间:2024/06/16 12:57
前言
面向对象的思想已经非常成熟,而使用C#的程序员对面向对象也是非常熟悉,所以我就不对面向对象进行介绍了,在这篇文章中将只会介绍面向对象在F#中的使用。
F#是支持面向对象的函数式编程语言,所以你用C#能做的,用F#也可以做,而且通常代码还会更为简洁。我们先看下面这个用C#定义的类,然后用F#来定义。
//定义一个二维点[DebuggerDisplay("({X}, {Y})")]public class Point2D{ // 用于统计已实例化的数量 private static int count = 0; // 原点 public readonly Point2D OriginalPoint = new Point2D(0, 0); // 完整属性X private double x; public double X { get { return this.x; } set { this.x = value; } } // 自动属性Y public double Y { get; set; } // 到原点的距离 public double LengthToOriginal { get { return this.GetDistance(this.OriginalPoint); } } // 默认构造函数 public Point2D() : this(0,0) {} // 包含两个参数的构造函数 public Point2D(double x, double y) { this.X = x; this.Y = y; count++; // 创建新点时,数量递增1 } // 将(x,y)数值转为Point2D对象的静态方法 public static Point2D FromXY(double x, double y) { return new Point2D(x, y); } // 计算到指定点的距离 public virtual double GetDistance(Point2D point) { var xDif = this.X - point.X; var yDif = this.Y - point.Y; var distance = Math.Sqrt(xDif * xDif + yDif * yDif); return distance; } //重写ToString方法 public override string ToString() { return String.Format("Point2D({0}, {1})", this.X, this.Y); }}
定义类
在F#中定义类不需要class
关键字,除非定义一个空的类。
type Point2D() = class //定义一个空类 endtype internal Point2D() = class //定义一个空的internal类 endtype Point2D() = //定义一个只包含字段x的类 let mutable x = 0.0
不像C#,在F#中,类的访问修饰符默认是public
的,所以internal
就需要手动指定。并且,在F#,不支持protected
访问修饰符,在F#中应该使用接口,对象表达式和高阶函数来实现类似功能。
字段(Field)
在上一例代码中我们已经定义了一个字段x
,但类中用let
定义的字段(包括后面介绍的函数)均为private
的。若需要定义其他访问修饰符的字段,需要使用val
定义。
type Point2D() = [<DefaultValue>] val mutable public x : float
其中DefaultValue
特性用于将支持零值初始化的类型(具有零值的基元类型、可为null的类等)字段初始化为零值。
属性(Property)和索引器
使用member
关键字定义属性,注意F#中的属性需要有一个对象标识符(类似C#中的this
)作为前缀。
type Point2D() = let mutable x = 0.0 // 定义属性X,其中set为private的。 member this.X with get() = x and private set(v) = x <- v member val Y = 0.0 with get, set //自动属性
在F#中,this
也可以使用其他名称来代替。除了this
(C++和C#的习惯),有的人还使用self
(Python等的习惯)、me
(VB.NET的习惯)等。若不需要在属性或方法内部使用到,一般还习惯使用__
(两个下划线)来作为对象标识符。
而像C#set
方法中的value
,F#中也需要自己指定,如例子中使用v
。当然get
和set
都可以省略使之成为只写或只读属性。
遗憾的是自动属性中不支持分别定义访问修饰符(如C#中的{get; private set}
),只能使用完整属性来定义。
方法(Method)
方法同样使用member
定义,而静态方法只需在member
前添加static
关键字。
type Point2D() = …… //因为篇幅省略属性X,Y的代码 // 定义一个函数来获取指定点到当前点的距离 member this.GetDistance (point:Point2D) = let xDif = this.X - point.X let yDif = this.Y - point.Y let distance = sqrt (xDif**2. + yDif**2.) distance static member FromXY (x:double, y:double) = let point = Point2D() point.X <- x point.Y <- y point
重载方法
F#类中的方法重载与C#一样,只需重新定义一个同名成员函数,且签名不同即可。下面实现一个接受int
类型的FromXY
方法:
static member FromXY (x:int, y:int) = Point2D.FromXY(float x,float y)
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构造函数与实例化
F#中有两种构造函数,一为主构造函数(也称隐式构造函数),上面例子中在类型定义后面的()
即表示一个无参构造函数。
另一种构造函数(显示定义)是可选的,在类里定义一个new
函数即可。但new
函数必须满足以下条件:
返回类型必须为该类
不使用
member
和对象标识符。使用一个元组或
unit
作为参数。
我们改造上面的代码:
type Point2D (xValue:double, yValue:double) = let mutable x = xValue member val Y = yValue with get, set new() = Point2D(0.0,0.0)
其中,调用无参构造函数时,则使用主构造函数实例化,且两个参数均为0.0
。
若要为构造函数添加访问修饰符,写在其之前即可。
type internal Point2D internal (xValue:double, yValue:double) = private new() = Point2D(0.0,0.0)
需要注意的是,在类型定义之后若不提供主构造函数,F#并不像C#那样有一个无参的构造函数。
下面的代码能通过编译,但你无法进行实例化:
type Point2D = class end
在类中的let
绑定会在调用主构造函数时运行,但如果需要在主构造函数中执行其他操作,需要使用do
绑定。
type Point2D(xValue:double, yValue:double) = let mutable x = xValue static let mutable count = 0 do count <- count + 1
注意let
代码和do
代码必须在member
之前。而do
语句中必须返回unit
,可使用ignore
函数丢弃返回值。
非静态的do
语句会在实例化时执行,而静态的do
语句会在第一次使用该类型时执行。而在没有主构造函数的类中,无法使用let
和do
语句。
如果需要在do
语句中访问其他方法,则需要类级别的对象标识符,在类型定义后使用as
关键字指定;若想在非主构造函数中执行额外的代码,使用then
关键字:
type Point2D (xValue:double, yValue:double) as self = do //省略其他代码 self.Print "在主构造函数中。" new() as this= //主构造函数中使用self,此处用this。定义为任何名称都可以 Point2D(0.0,0.0) then this.Print "在无参构造函数中。" member this.Print str = printfn "%s" str
但这样有一个问题:在执行do
代码访问Print
函数时,需要self
已经实例化好,但因为Y
自动属性,编译时会在do
后面插入一个Y@
字段(即Y的back-end字段),此时并未初始化。即违反了“先定义后引用”的原则。
所以,若在构造函数中需要访问类中的方法,只能将Y
也更改为完整属性,并且x
和y
字段的let
绑定必须在do
之前。
实例化
在上面代码中的new()
构造函数中,实例化了一个Point2D(0.0,0.0)
对象。在F#中,实例化时可以不使用new
关键字,但有特例,在后面会介绍。
在C#中,我们可以使用对象初始化器(Object Initializers)在初始化时对属性进行赋值,在F#中,也有类似功能:
var pt = new Point2D() {X = 3.0}; //C#中使用对象初始化器
let pt = Point2D(X=3.0) //F#中使用对象初始化器,注意此处调用的是无参构造函数
到此,可将上面的FromXY
方法进行简化:
static member FromXY (x:double, y:double) = Point2D(x,y)
抽象类(Abstract Class)和密封(Sealed)
要将类定义为抽象类或密封类,只需要在类定义前加上[<AbstractClass>]
或[<Sealed>]
特性。
抽象方法和虚方法
在F#中,没有提供virtual
关键字来定义虚方法。而使用定义一个抽象方法,并提供默认实现来代替。
type Point2D(xValue:double, yValue:double) as this= …… // 实现开头C#代码中的GetDistance虚方法,此处省略其他代码 abstract GetDistance : point:Point2D -> double default this.GetDistance(point) =
let xDif = this.X - point.X
let yDif = this.Y - point.Y
let distance = sqrt (xDif**2. + yDif**2.) distance
关键字abstract
用来定义抽象方法,只给出函数签名,并且函数名前不需使用对象标识符;而default
默认实现语句中也不需使用member
关键字。
与C#一样,在派生类中进行override关键字重写基类中的虚方法:
type Point2D(xValue:double, yValue:double) = …… //重写Object类中的ToString虚方法,此处省略其他代码 override this.ToString() = sprintf "Point2D(%f, %f)" this.X this.Y
在C#中,若要重写非虚方法,可使用new
关键字。F#中没有此关键字,但仍然可以重写非虚方法,只是编译器会给出警告。类的继承与接口的实现在下一篇中介绍。
索引器(Indexer)及切片(Slice)
索引器
索引器,顾名思义就是可以使用索引来操作对象。在F#中,只需定义一个名为Item
的属性或方法即可让该类的对象使用索引器。当然,若Item
定义为方法,则索引器为只读的。
我们用下来的代码定义一个可变的字符串类。
open System.Collections.Generic type WordBuilder(startingLetters : string) = let m_letters = new List<char>(startingLetters) member this.Item with get idx = m_letters.[idx] and set idx c = m_letters.[idx] <- c member this.Word = new string (m_letters.ToArray())let wb = WordBuilder("I Love C#")wb.[7] <- 'F'printfn "%s" wb.Word //输出为:"I Love F#"
注意在使用索引访问时,需要使用点访问(.[]
)。
切片
切片和索引器类似,不过索引器访问的是一个元素,而切片访问的是数据的集合。实现切片访问需要添加GetSlice
方法,切片是只读的。
open System.Collections.Generic type WordBuilder(startingLetters : string) = …… //其他代码省略 member this.GetSlice(lower:int option,upper:int option) = letters |> Seq.skip (lower.Value) |> Seq.take (upper.Value - lower.Value + 1) |> Seq.toArray let wb = WordBuilder("I Love C#")printfn "%A" wb.[2..5] //输出为:[|'L'; 'o'; 'v'; 'e'|]
此切片方法并未实现完整,但已可了解实现方法。注意GetSlice
的参数必须是'a option
泛型类型, 其中option
类型将在后面再介绍,可理解为类似于Nullable<int>
。
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结语
通过以上的介绍,熟悉C#面向对象的朋友内容应该能了解F#与C#间语法的差别了。至少也可以将C#代码按面向对象的风格翻译成F#代码了,下面是文章开头C#代码的F#版本:
open System.Diagnostics[<DebuggerDisplay("({X}, {Y})")>]type Point2D (xValue:double, yValue:double) as self = let mutable x = xValue
static let mutable count = 0 do self.OriginalPoint2 <- new Point2D() count <- count + 1 member __.OriginalPoint with get () = Point2D() member this.LengthToOriginal with get () = this.GetDistance(this.OriginalPoint) new() = Point2D(0.0,0.0) member __.X with get() = x and private set(v) = x <- v member val Y = yValue with get, set // 一个虚函数:获取指定点到当前点的距离 abstract GetDistance : point:Point2D -> double default this.GetDistance(point) = let xDif = this.X - point.X let yDif = this.Y - point.Y let distance = sqrt (xDif**2. + yDif**2.) distance static member FromXY (x:double, y:double) = Point2D(x,y) override this.ToString() = sprintf "Point2D(%f, %f)" this.X this.Y
需要注意的是C#代码中的OriginalPoint
公开字段在此处以只读属性实现。主要是因为:
F#中的
let
绑定的字段只能为private
,无法设置为public。val
绑定的显示字段(包括自动属性)需要在主构造函数中初始化,而OriginalPoint
的类型也为Point2D
,在此会形成递归调用而引发StackOverflowException
异常。
最后再简单说下类中let
和val
的区别:
let
始终是private
的,且需要有主构造函数才能定义,因为let语句在主构造函数中运行(同do
语句)。val
默认为public
的,并且可添加修饰符使之成为internal
或private
的。若有主构造函数,需要为val
字段添加DefaultValue
特性。val
与member
关键字结合使用,可声明自动属性。在类中访问
val
字段,需要使用对象标识符,而let
字段不需要。
注意,此DefaultValue
位于Microsoft.FSharp.Core
命名空间,不要和C#中常用的位于System.ComponentModel
的DefaultValue
混淆。
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原文地址:http://www.cnblogs.com/hjklin/p/fs-for-cs-dev-6.html
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