3.3.3 C# 中的函数式列表

最新推荐文章于 2022-11-13 19:17:55 发布

心想才事成

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分类专栏： F# 函数编程文章标签： c# setter properties getter 存储 class

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本文介绍了如何在C#中实现函数式编程中的列表概念。通过定义一个泛型类FuncList，文章展示了如何创建空列表及带有头部和尾部的列表，并解释了不可变性的重要性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

3.3.3 C# 中的函数式列表

若要显示函数式列表类型是如何工作的，让我们看看如何在 C# 中可以实现相同的功能。有几种方法来表示这一事实，列表既可以是空的，也可以是有头和尾。面向对象的解决方案将写入抽象类 FuncList，有两个派生类来表示这两种情况——例如，EmptyList<T> 和 ConsCellList<T>。为使代码尽可能简单，我们只使用一个单类，有个属性 IsEmpty，它会告诉我们这个实例是否包含值。注意，每个 FuncList <T> 类型的实例至多包含一个值。当这个实例表示空列表时，它不包含任何值，当它 cons cell 时，将只存储一个值。清单 3.14 显示了这个实现。

Listing 3.14 A functional list (C#)

public class FuncList {
  public FuncList() {
    IsEmpty = true;
  }
  public FuncList(T head, FuncList tail) {
    IsEmpty = false;
    Head = head;
    Tail = tail;
  }
  public bool IsEmpty { get; private set; }
  public T Head { get; private set; }
  public FuncList Tail { get; private set; }
}
public static class FuncList {
  public static FuncList Empty() {
    return new FuncList();
  }
  public static FuncList Cons(T head, FuncList tail) {
    return new FuncList(head, tail);
  }
}

FuncList<T> 类是泛型的 C# 类，因此，它可以存储任何类型的值。它有一个属性 IsEmpty，当我们用无参数的构造函数创建空的列表时，它被设置为 true；第二个构造函数有两个参数值，创建 cons cell，设置 IsEmpty 为 false。第一个参数值（head）是一个存储在这个 cons cell 中的值，第二个参数值（tail）是我们正在创建的 cons cell 的后继列表。尾的类型与我们创建的这个列表的类型相同，写作 FuncList<T>。第一个构造函数对应于 F# 空列表（写作 []），第二个构造函数创建 cons cell，与双冒号运算符（head::tail）的方法相同。

正如已经提到的，函数式列表是不可变的，所以，类的所有属性都是只读的。我们在实施所有这些时，都使用了 C# 3.0 自动属性（automatic properties），为我们生成了 getter 和 setter 属性，但我们应指定 setter 为私有，使之不能从外面修改。要使类型真正只读，只能在构造函数中设置属性的值，因此，一旦列表单元创建时，其属性都不可更改。事实上，有很多不同的实现策略，声明不可变类型，演示不可变性的概念，我们可以使用不同的方法，而不是一种语言功能。当使用自动属性时，我们正在失去 C# 编译器时能做的检查，当我们使用标记为 readonly 的字段，用更方便的语法，是一种权衡。

正如在前面的元组示例中，我们已经提供了一个非泛型的工具类 FuncList，有静态方法来简化泛型列表的创建，通过提供创建一个空列表（Empty）和 cons cell （Cons）的方法。使用此类的优点是，C# 可以推断方法调用的类型参数值，因此，我们不必指定列表中的值的类型，如果很明显从上下文（得知）。现在，我们已实现了 C# 的列表，可以编写代码，使用列表来执行计算。