F#系列隨筆索引

對象表達式（Object Expressions）

F#中的OOP語法很簡潔，而對象表達式則正是這種簡潔性的核心所在。通過對象表達式，我們可以創建抽象類或接口的輕量級實現，也可以對一個具體的類進行繼承。換言之，可以在實現抽象類或接口，或者繼承具體類的同時創建新類型的一個實例。下面來看如何對泛型接口IComparer<’T>應用對象表達式。

F# Code
#light
open System
open System.Collections.Generic

let revStringComparer =
{ new IComparer<string>
with
Compare(s1, s2) =
let rev (s : string) =
new string(Array.rev(s.ToCharArray()))
let reversed = rev s1
reversed.CompareTo(rev s2)
}

let winners = [| "Sandie Shaw"; "Bucks Fizz"; "Dana International"; "Abba" |]

print_any winners
print_newline()
Array.Sort(winners, revStringComparer)
print_any winners

運行結果為

Output
[|"Sandie Shaw"; "Bucks Fizz"; "Dana International"; "Abba"|]
[|"Abba"; "Dana International"; "Sandie Shaw"; "Bucks Fizz"|]

這里演示了實現IComparer的過程，該接口有一個方法Compare，它接受兩個參數并通過返回值來表示參數比較的結果。它是泛型接口，這里的類型參數為string，可以在標識符revStringComparer定義的第二行看到。從標識符的名字也可以了解到，它是將參數顛倒后進行比較，運行結果的第二行印證了這一點。可以看到“在實現接口的同時返回一個實例”。

看看多重繼承的情況。在C#中，一個類不能繼承多個類，卻可以同時實現多個接口，F#也是一樣的。要注意的是，如果同時繼承類并實現接口，須將類的部分房子最前面；而且必須在第一個類/接口定義完畢之后才能開始第二個接口的實現。

多重繼承的例子
#light
open System
open System.Drawing
open System.Windows.Forms

let makeNumberControl(n: int) =
{ new Control(Tag = n, Width = 32, Height = 16)
with
override x.OnPaint(e) =
let font = new Font(FontFamily.Families.[1], 12.0F)
e.Graphics.DrawString(n.ToString(), font, Brushes.Black,
new PointF(0.0F, 0.0F))

interface IComparable
with
CompareTo(other) =
let otherCtrl = other :?> Control in
let n1 = otherCtrl.Tag :?> int in
n.CompareTo(n1) }

let numberCtrls =
let temp = new ResizeArray<Control>()
let random = new Random()
for index = 1 to 10 do
temp.Add(makeNumberControl(random.Next(100)))
temp.Sort()
let height = ref 0
temp |> Seq.iter
(fun c ->
c.Top <- !height
height := c.Height + !height)
temp.ToArray()

let myForm =
let temp = new Form() in
temp.Controls.AddRange(numberCtrls);
temp

[<STAThread>]
do Application.Run(myForm)

在對象表達式makeNumberControl中，它繼承了Control類，同時也實現了IComparable接口。這里可以看到，在CompareTo方法中根據控件的Tag值進行比較，在調用Sort方法（ResizeArray即泛型類List<’T>）時會根據Compare方法對控件進行排序。排序完成后，依次呈現這些控件，如下圖：


對象表達式是一種強大的機制，可以幫助我們快速而簡潔地將非F#庫中的對象引入F#代碼。它的缺點則是沒法添加額外的屬性或方法。這也是在前面的例子中為何使用Tag屬性來存放n的值。

定義接口

接口僅包含抽象的方法和屬性。它為所有實現它的類定義了一份“契約”。F#中接口的概念與C#中的相同，在此不再贅述。如：

F# Code
type MyInterface = interface
abstract ChangeState : int -> unit
end

實現接口

實現接口的語法也很簡單。仍以上面的接口為例：

F# Code - 實現接口
type MyImpl = class
val mutable state : int
new() = { state = 0 }
interface MyInterface with
member x.ChangeState y = x.state <- y
end
end

let impl = new MyImpl()
let inter = impl :> MyInterface

let printIntAndNewLine i =
print_int i
print_newline()

let main() =
inter.ChangeState 1
printIntAndNewLine impl.state
inter.ChangeState 2
printIntAndNewLine impl.state

main()

運行結果為：

Output
1
2

不知你有沒有注意到，在調用ChangeState方法前，我們先將impl轉換為了MyInterface類型，否則不能調用。這是因為接口在F#中是顯式實現的，如果希望不經轉換就可以直接調用接口的方法，只能在類中在顯式地添加這個方法:-(

類、字段和顯式的構造函數

前面我們主要還是使用非F#庫中的類，現在來看看如何定義自己的類。

F# Code
#light
type EmptyClass = class
end

let emptyItem = new EmptyClass()

嗯，很明顯，這里試圖定義一個類，然后創建它的一個實例。不過編譯器不允許你這么做，它會告訴你：“error FS0191: No constructors are available for the type 'EmptyClass'”。沒有構造函數？如果你是C#程序員就會覺得奇怪了。事實上，F#沒有提供默認的構造函數這種機制，我們必須得手工添加一個，構造函數的名字總是為new。

F# Code
type EmptyClass = class
new() = {}
end

另外，默認的構造函數容易使得字段不能正確地初始化，會給程序帶來隱患，而在F#中的構造函數必須初始化所有字段。使用val關鍵字定義字段，在下面的類MyFile中，它擁有兩個字段，path和innerFile，兩個字段在構造函數內進行初始化。

F# Code
#light
open System.IO

type MyFile = class
val path : string
val innerFile : FileInfo
new() = new MyFile("default.txt")
new(p) =
{ path = p;
innerFile = new FileInfo(p) }
end

我們還可以看到，這個類有兩個構造函數，也就是說構造函數可以重載。觀察構造函數new(p)，它有一部分在{}內，這個代碼塊稱為構造函數的初始化塊，在這里唯一能做的事情就是初始化字段。如果想做更多的事情，就要在后面加then添加其它代碼：

F# Code
type MyFile2 = class
val path : string
val innerFile : FileInfo
new(p) as x =
{ path = p;
innerFile = new FileInfo(p) }
then
if not x.innerFile.Exists then
let textFile = x.innerFile.CreateText()
textFile.Dispose()
end

new(p)后面加了as x，這樣就可以在后面的代碼中引用當前的對象了。then后面的代碼首先檢查文件是否存在，如果不存在就創建一個新文件。

注意：上面兩個類MyFile和MyFile2中的字段都是只讀的，如果需要修改它們，可以在字段名字前面添加關鍵字mutable，如val mutable innerFile；同時它們的訪問修飾符都是public，在下一篇文章將介紹如何在類中定義屬性。

思考：在函數式編程（下）中，曾介紹過自定義的記錄類型，比如

F# Code
type couple = { him : string; her : string }

那么這里的couple類和上面的MyFile類主要有哪些區別呢？請出我們的老朋友.NET Reflector來吧。在Reflector中打開編譯過的F#程序集可以看到，couple的類型定義為：

Type Infomation
public sealed class couple : IStructuralHash, IComparable

這是一個sealed類，這意味著無法繼承它，其中的her和him都是只讀屬性。
而MyFile的定義則是：

Type Infomation
public class MyFile

這個就跟C#中常規類的定義一致了，其中的path和innerFile都是只讀屬性。

隱式的類構造（Implicit Class Construction）

除了上面的顯式構造函數，F#還支持隱式的類構造語法，這樣的語法更為緊湊。它允許在定義類的成員前執行一系列的let值綁定語句，這些綁定屬于類的私有部分。

F# Code - 隱式的類構造
#light
open System.IO

type MyOtherFile(path) = class
let innerFile = new FileInfo(path)
member x.InnerFile = innerFile
end

我覺得對于前面的（顯式的類構造）MyFile類定義，這里的MyOtherFile類當然更為緊湊，看起來在定義類的同時就定義了構造函數，隨后馬上初始化了字段，不過這里的innerFile已經是私有的了，所以再添加一個屬性InnerFile來公開innerFile字段。

隱式的類構造要比等價的顯式類構造代碼少很多，但是有時必須要用顯式的類構造，比如編寫擁有多個構造函數的類的時候。

小結

本文首先介紹了強大的對象表達式機制，通過它，我們可以快速地創建抽象類或接口的輕量級實現；接下來是定義和實現接口；最后介紹了如何創建和實例化一個類，在創建類實例的時候，我們既可以采用顯式的構造函數，也可以采用更為緊湊的“隱式的類構造”機制。

F#系列隨筆索引

注意：本文中的代碼均在F# 1.9.4.17版本下編寫，在F# CTP 1.9.6.0版本下可能不能通過編譯。

參考：
《Foundations of F#》 by Robert Pickering
《Expert F#》 by Don Syme , Adam Granicz , Antonio Cisternino
《F# Specs》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的F#探险之旅（四）：面向对象编程（中）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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