3.3.4 处理函数式列表-优快云博客

本文介绍了如何使用函数式编程在C#和F#中实现列表求和。通过递归方式处理函数式列表，无需索引访问或foreach循环，展示了两种语言的不同实现方式。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

3.3.4 处理函数式列表

到目前为止，我们已经讨论了函数式列表类型的外表特征，以及如何在 C# 中实现。现在是时候编写一些实际的代码使用函数式编程。例如，我们要在 C# 中实现一种方法 SumList（或 F # 中的 sumList 函数），对列表中的数求和。

用 C# 求和列表

如果您习惯于在 C# 中使用命令式编程，并使用过标准的 .NET 数组或来自 System.Collections.Generic 的 List 类，或许会创建一个变量 total，并初始化为零，写一个 for 循环，在所有的数上迭代，把每一个元素加到 total 上（就像 total + = list[i]）。（或者，可以用 foreach 循环，这是一个语法糖，使之更易用，但概念仍是相同的。)

但是，使用函数式列表，不允许通过索引访问元素，不支持 foreach，那我们又该如何做呢[4]？为此，我们可以使用递归，编写一个方法，处理两种情况的列表：为空和 cons cell。可以在清单 3.15 中看到 C# 版本的 SumList 代码。

Listing 3.15 Summing list elements (C#)

int SumList(FuncList<int> numbers) {
return numbers.IsEmpty ? 0 :
numbers.Head + SumList(numbers.Tail);
}
var list = FuncList.Cons(1, FuncList.Cons(2,
FuncList.Cons(3, FuncList.Cons(4,
FuncList.Cons(5, FuncList.Empty<int>())))));
int sum = SumList(list);
Console.WriteLine(sum);

SumList 方法首先检查列表是否为空。如果非空，执行匹配 cons cell 的分支，它以递归方式调用 SumList 计算

尾（这个列表的）中元素之和，并将此结果加到存储在头的值中。此递归调用执行直到，到达列表的结尾，并在尾中找到一个空列表为止。对于空列表，函数终止，并返回零。

接下来，我们创建了使用来自非泛型的 FuncList 类这个工具方法 Cons 和 Empty 。这个创建有点麻烦，但你可以实现一个方法，使之不那么困难，从通常的 .NET 集合创建函数式列表。

用 F# 求和列表

现在，你知道了这个代码在 C# 中看起来是怎样的，让我们尝试在 F# 中实现相同的功能。清单 3.16 显示了一个F# 函数 sumList 和几个为测试用的 F# Interactive 命令。

Listing 3.16 Summing list elements (F# Interactive)

> let rec sumList list =
    match list with
    | [] -> 0
    | head::tail -> head + sumList(tail)
 ;;
val sumList : int list -> int
> let list = [ 1 .. 5 ];;
val list : int list
> sumList(list);;
val it : int = 15

如果你与前面的 C# 实现的代码比较，就会发现很多相似之处。在以前的情况中，有两个分支，一个是为空列表，一个用于 cons cell。第二个分支再次使用递归实现。显著的区别是，在 F# 中，我们可以使用模式匹配选择执行路径。模式匹配也会从 cons cell 中提取值，因此，执行一旦进入第二个分支， head 和 tail 的值都已可用。这增加了代码的稳健：不能使用没有被模式匹配的值。这听起来微不足道，但它可以防止代码意外地试图访问（不存在) 空列表的元素。在函数语言中模式匹配是一种自然的结构，但在 C# 中没有对应的功能，所以我们必须使用条件运算符（?:）来实现相同的行为。

此外，F# 类型推断能再次帮助我们：不必要代码中的任意位置显式指定类型。正如你能看到的，它正确地推断出，该函数取一个整数列表，并返回一个整数。推理算法使用的根据，测试 list 值是一个空列表，还是cons cell，推断出值的类型是列表。因为，一个分支将返回 0，它知道整个函数返回一个整数。因为，我们要将列表中的元素加在一起，可以推断出这个参数值是一个包含整数的列表。

在这一节中使用的递归是重要的，但是，显式使用递归写出一切就很难。在下一节中，我们将介绍一种机制，可以隐藏代码中困难的递归部分。

----------

[4] 我们可以在代码中，添加对 foreach 语句的支持，对于现实的 FuncList 类型，这样做是值得的。