从接口设计具有隐藏底层实现的 F# 类型

Question

我是 F# 的新手，在尝试设计某些类型时，我注意到 OOP 对我的设计决策有多大影响。我很难找到这个特殊的问题，结果空手而归。

我将描述我在 C# 中尝试做的事情，因为我更熟悉这些术语。假设我有一个接口，在类容器类上指定了一些最少的必需方法。我们称之为IContainer。然后我有两个实现这个接口的类，ContainerA 和ContainerB，它们具有对用户隐藏的不同底层实现。这是一种非常常见的 OOP 模式。

我试图在 F# 中仅使用不可变类型来实现相同的功能以留在功能世界中，即如何实现其功能可互换但用户将使用的公共功能保持不变的类型：

type 'a MyType = ...

let func1 mytype = ...
let func2 mytype -> int = ...

MyType 的定义未知，以后可以更改，例如如果找到了更有效的函数版本（如容器类型的更好实现），但无需太多努力或需要重新设计整个模块。一种方法是在函数中使用模式匹配和有区别的联合，但这似乎不太可扩展。

Answer 1

在函数式语言中使用比在 OO 语言中简单得多的类型更为典型。

造型造型是典型的例子。

这是一个典型的 OO 方法：

type IShape =
     abstract member Area : double

type Circle(r : float) =
     member this.Area = System.Math.PI * r ** 2.0
     interface IShape with
         member this.Area = this.Area

type Rectangle(w : float, h : float) =
     member this.Area = w * h
     interface IShape with
         member this.Area = this.Area

请注意，使用这种方法添加新类型非常容易，我们可以引入Triangle 或Hexagon 类，而且工作量相对较小。我们只需创建类型并实现接口。

相比之下，如果我们想在IShape 中添加一个新的Perimeter 成员，我们将不得不更改每个实现，这可能需要大量工作。

现在让我们看看如何用函数式语言对形状进行建模：

type Shape =
    |Circle of float
    |Rectangle of float * float

[<CompilationRepresentation (CompilationRepresentationFlags.ModuleSuffix)>]
module Shape =
    let area = function
        |Circle r -> System.Math.PI * r ** 2.0
        |Rectangle (w, h) -> w*h

现在，希望您能看到添加 perimeter 函数要容易得多，我们只需对每个 Shape 案例进行模式匹配，编译器就可以检查我们是否已经针对每个案例详尽地实现了它。

相比之下，现在添加新的Shapes 要困难得多，因为我们必须返回并更改作用于Shapes 的每个函数。

结果是，无论我们选择使用何种形式的建模，都需要权衡取舍。这个问题被称为表达式问题。

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您可以轻松地将第二种模式应用于您的Container 问题：

type Container =
    |ContainerA
    |ContainerB

let containerFunction1 = function
    |ContainerA -> ....
    |ContainerB -> ....

在这里，您有一个具有两个或多个案例的单一类型，并且每个案例的功能的唯一实现包含在模块函数中，而不是类型本身。