为什么 F# 编译器有时会错误地泛化函数？答案

【问题标题】：Why is F# compiler sometimes incorrectly generalizing functions?为什么 F# 编译器有时会错误地泛化函数？
【发布时间】：2017-12-07 04:28:11
【问题描述】：

我最近遇到了 F# 编译器的一些意外行为。我能够找到解决方法，但最初的行为让我感到困惑，我想看看是否有人可以帮助我了解导致它的原因。

我定义为非泛型的函数正在变为泛型，这干扰了函数在多个调用之间共享状态的能力。我将我的用例简化为以下内容：

let nextId =
  let mutable i = 0
  let help (key:obj) =
    i <- i + 1
    i
  help
nextId "a" // returns 1
nextId "b" // also returns 1!!!!

为什么 nextId 的类型是 'a -> int 而不是 obj -> int？显然，泛化也是造成重复返回 1 的错误的原因，但是为什么泛化首先会发生呢？

请注意，如果我在没有命名嵌套函数的情况下定义它，它会在提供唯一 ID 时按预期工作：

let nextId =
  let mutable i = 0
  fun (key:obj) ->
    i <- i + 1
    i
nextId "a" // returns 1
nextId "b" // returns 2

但更神秘的是，有了这个定义，F# Interactive 无法确定 nextId 是 (obj -> int) 还是 ('a -> int)。当我第一次定义它时，我得到了

val nextId : (obj -> int)

但如果我只是评估

nextId

我明白了

验证它：('a -> int)

这里发生了什么，为什么我的简单函数会自动泛化？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

我不知道为什么编译器决定在您的第一个场景中进行泛化，但最终 nextId 类型为 obj -> int 与 'a -> int 之间的区别是导致这里看似奇怪的行为的原因。

对于它的价值，您可以在第一个场景中使用另一个类型注释“强制”预期行为：

let nextId : obj -> int =
    let mutable i = 0
    let help (key:obj) =
        i <- i + 1
        i
    help

现在，如果您将这些值放入模块中（如在此 gist 中），在 ILSpy 中编译并检查程序集，您会发现代码几乎相同，除了计数器的 ref 单元被实例化的位置：

1234563 p> 1234563

因此，在泛型情况下发出的代码实际上可以使用这个 sn-p 在 F# 中呈现：

let nextId () =
    let mutable i = 0
    fun key ->
        i <- i + 1
        i

底线是，当您有这样的泛型值时，发出编译器警告是有意义的。一旦您知道问题的存在就很容易避免它，但这是您不会看到的那些事情之一。

【讨论】：

【解决方案2】：

我同意这是非常出乎意料的行为。我认为 F# 执行泛化的原因是它将help（返回时）视为fun x -> help x。调用采用obj 的函数似乎是编译器执行泛化的一种情况（因为它知道任何东西都可以是obj）。例如，同样的概括发生在：

let foo (o:obj) = 1
let g = fun z -> foo z

在这里，g 也变成了'a -> int，就像在您的第一个版本中一样。我不太清楚为什么编译器会这样做，但您所看到的可以通过 1) 将 help 视为 fun x -> help x 和 2) 概括调用 obj 来解释。

正在发生的另一件事是 F# 如何处理泛型值 - 泛型值在 ML 语言中通常是有问题的（这就是整个“值限制”业务的意义所在），但 F# 在某些有限的情况下允许它 - 你可以示例写：

let empty = []

这定义了'a list 类型的通用值。需要注意的是，它会被编译为每次访问 empty 值时调用的函数。我认为您的第一个 nextId 函数以相同的方式编译 - 因此每次访问它时都会评估主体。

这可能无法回答为什么，但我希望它提供更多关于这是如何发生的提示 - 以及在其他情况下您看到的行为可能是明智的！

【讨论】：