[C 语言] 编译和链接 ---- 预处理详细信息 [图形详细信息]
欢迎来CILMY23的博客喔,本篇为【C语言】文件操作揭秘:C语言中文件的顺序读写、随机读写、判断文件结束和文件缓冲区详细解析【图文详解】,感谢观看,支持的可以给个一键三连,点赞关注+收藏。
前言
欢迎来到本篇博客,上一篇我们详细介绍C语言中的编译和链接阶段,在C语言中,编译和链接是将源代码转换为可执行文件的关键过程。本期我们将深入了解这个过程中的预处理阶段。
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【C语言】编译和链接----从源代码到可执行程序的转换-****博客
文章目录
一、预定义符号
二、#define定义常量
三、 #define 定义宏
四、 带有副作用的宏参数
五、 宏替换的规则
六、宏和函数的对比
七、 #和##
7.1 #运算符
7.2 ##运算符
八、 命名约定
九、 #undef
十、 命令行定义
十一、 条件编译
十二、 头文件的包含
12.1 本地头文件的包含
12.2 库文件的包含
12.3 二者的区别
十三、 其他预处理指令
一、预定义符号
C语言设置了⼀些预定义符号,可以直接使用,预定义符号也是在预处理期间处理的
//__FILE__ //进行编译的源文件
//__LINE__ //文件当前的行号
//__DATE__ //文件被编译的日期
//__TIME__ //文件被编译的时间
//__STDC__ //如果编译器遵循ANSI C,其值为1,否则未定义
例如:
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("%s\n", __FILE__);
printf("%d\n", __LINE__);
printf("%s\n", __DATE__);
printf("%s\n", __TIME__);
//printf("%d", __STDC__);
return 0;
}
由于Visual Studio 2019编译器不遵循ANSI C,是未定义的。所以我们注释掉该行,如果是在gcc编译器,则__STDC__就为1
结果如下所示:
二、#define定义常量
#define定义常量的语法如下:
#define name stuff
#define name stuff
将创建一个名为 name
的符号常量,其为 stuff
。
因为在预处理阶段,文件会将#define展开和删除,所以我们可以通过gcc编译器来观察
gcc test.c -E -o test.i
C1,C2和Num都被替换了
那在使用#define的时候,我们需要注意几个点
1.用来省略for循环判断部分的时候,循环条件的判断恒为真,这个循环是死循环
例如:
#define forever for(;;)
2.最好不用加分号
例如:
#define MAX 1000;
#define MAX 1000
会将MAX替换成1000;这样会导致在语句后本来就有分号的情况下,替换后导致多出了一个分号
出现语法错误
三、 #define 定义宏
#define机制包括了一个规定,允许把参数替换到文本中,这种实现通常称为宏(macro)或定义宏 (definemacro)
常规解释:
在C语言中,定义宏(Macro)指的是使用
#define
预处理指令为一个标识符(通常是一个常量、函数或代码片段)定义一个符号名称,以便在代码中多次使用,并在预处理阶段进行替换。宏可以是简单的标识符或者带参数的宏。通过定义宏,可以使代码更具有可读性和可维护性,同时也可以减少代码中的重复性内容,方便后续的修改和维护。定义宏可以用于创建常量、简化复杂表达式、定义函数等。
下面是宏的声明方式:
#define name( parament-list ) stuff
其中的 parament-list 是⼀个由逗号隔开的符号表,它们可能出现在stuff中。
注意:
参数列表的左括号必须与name紧邻,如果两者之间有任何空白存在,参数列表就会被解释为stuff的一部分。
例如:
#include<stdio.h>
#define SQUARE( x ) x * x
int main()
{
int a = SQUARE(5);
printf("%d\n", a);
return 0;
}
这个宏接收一个参数 x
如果在上述声明之后,你把SQUARE( 5 ); 置于程序中,预处理器就会用下面这个x*x表达式替换上面的表达式
但是这个宏存在一定的问题
假设我们传入的是5+2
SQUARE(5+2);
那么这个式子就会被替换成5+2*5+2
#define SQUARE( 5 + 2 ) 5 + 2 * 5 + 2
原意我们是想把这个式子,算成7*7,但是结果却是十七,
那为了解决这个问题,我们就加括号
#define SQUARE( x ) ((x) * (x))
这样才能正确计算表达式的值
所以对数值表达式进行求值的宏定义都应该用这种方式加上括号,避免在使用宏时由于参数中的 操作符或邻近操作符之间不可预料的相互作用。
四、 带有副作用的宏参数
当宏参数在宏的定义中出现超过一次的时候,如果参数带有副作用,那么你在使用这个宏的时候就可能出现危险,导致不可预测的后果。
那么什么是副作用呢?
副作用就是表达式求值的时候出现的永久性效果
例如:
int a = 10; //a = 10
int b = a + 1; //b = 11,a = 10
int a = 10; //a = 10
int b = ++a; //b = 11,a = 11
也就是在使用这些运算符的时候,原变量会因为这些操作符而改变本身的值,这样就算有副作用了。就像上述代码我们使用了++a,从而导致a先加后用,让a本身的值改变成了11.而第一个代码却不会改变本身
MAX宏可以证明具有副作用的参数所引起的问题。
#include<stdio.h>
#define MAX(a, b) ((a) > (b)?(a):(b))int main()
{
int x = 15;
int y = 9;
int z = MAX(x++, y++);printf("x=%d y=%d z=%d\n", x, y, z);
return 0;
}求输出的结果?
我们知道宏在预处理阶段会展开替换,所以MAX会变成
MAX(a++, b++) ( (a++) > (b++) ? (a++) : (b++) )
( (a++) > (b++) ? (a++) : (b++) )
( (15) > (9) ? (16) : (10) )
a = 17
b = 10
z = 16
五、 宏替换的规则
在程序中扩展#define定义符号和宏时,需要涉及几个步骤。
1.在调用宏时,首先对参数进行检查,看看是否包含任何由#define定义的符号。如果是,它们首先被替换。
2.替换文本随后被插入到程序中原来文本的位置。对于宏,参数名被他们的值所替换。
3.最后,再次对结果文件进行扫描,看看它是否包含任何由#define定义的符号。如果是,就重复上述处理过程。
注意:
1. 宏参数和#define定义中可以出现其他#define定义的符号。但是对于宏,不能出现递归。
2. 当预处理器搜索#define定义的符号的时候,字符串常量的内容并不被搜索。
六、宏和函数的对比
现在有一个函数max
#include<stdio.h>
#define MAX(a, b) ((a) > (b)?(a):(b))
int max(int a, int b)
{
return a > b ? a : b;
}
int main()
{
int x = 15;
int y = 9;
//int z = MAX(x++, y++);
int z = max(x++, y++);
printf("x=%d y=%d z=%d\n", x, y, z);
return 0;
}
但是宏和函数到底哪个更有优势在这样的环境下?
答案是宏,宏通常被应用于执行简单的运算。
那为什么不用函数来完成这个任务?
原因有:
1. 用于调用函数和从函数返回的代码可能比实际执行这个小型计算工作所需要的时间更多。所以宏比函数在程序的规模和速度方面更胜⼀筹。
2. 更为重要的是函数的参数必须声明为特定的类型。所以函数只能在类型合适的表达式上使用。反之这个宏怎可以适用于整型、长整型、浮点型等可以用于>来比较的类型。宏是类型无关的。
但是宏本身也存在一些缺点:
和函数相比宏的劣势:
1. 每次使用宏的时候,一份宏定义的代码将插入到程序中。除非宏比较短,否则可能大幅度增加程序的长度。
2. 宏是没法调试的。
3. 宏由于类型无关,也就不够严谨。
4. 宏可能会带来运算符优先级的问题,导致程序容易出现错误。但是宏的参数可以有类型,但函数不行
例如:
#define MALLOC(n,type) (type*)malloc(n*sizeof(type))
宏和函数的对比:
七、 #和##
7.1 #运算符
#include<stdio.h>
int main()
{
int x = 15;
printf("the value of x = %d\n", x);
int y = 9;
printf("the value of y = %d\n", y);
float z = 3.14f;
printf("the value of z = %f\n", z);
return 0;
}
假设现在我们有这些代码,我们可以用函数封装
#include<stdio.h>
void Print(int n)
{
printf("the value of n = %d\n", n);
}
int main()
{
int x = 15;
Print(x);
int y = 9;
Print(y);
float z = 3.14f;
Print(z);
return 0;
}
我们发现我们只能打印n ,无法打印,而且受制类型限制,那如果用宏定义来呢?
#include<stdio.h>
#define Print(n,format) printf("the value of n is "format"\n",n);
int main()
{
int x = 15;
Print(x,"%d");
int y = 9;
Print(y,"%d");
float z = 3.14f;
Print(z,"%f");
return 0;
}
我们发现结果仍然是打印n,但是我们解决了类型限制的问题
#define Print(n,format) printf("the value of n is "format"\n",n);
我们发现在format前后都是字符串,这时候我们就可以用#这个运算符了,我们将n单独拿出来前后成为一个字符串,并将其搞成#n的形式
#define Print(n,format) printf("the value of "#n" is "format"\n",n);
结果如下:
总结:
#运算符将宏的一个参数转换为字符串字面量。它仅允许出现在带参数的宏的替换列表中。 #运算符所执行的操作可以理解为“字符串化”。
字符串化就是将#n用n本身字符字面量代替
7.2 ##运算符
## 可以把位于它两边的符号合成一个符号,它允许宏定义从分离的文本片段创建标识符。 ## 被称为记号粘合
这样的连接必须产生一个合法的标识符。否则其结果就是未定义的。
这里我们想想,写⼀个函数求2个数的较大值的时候,不同的数据类型就得写不同的函数。虽然在C++中,我们有一个重载函数的概念,这样可以针对同一函数名解决不同的数据类型(此篇C++暂未写完有待完善)
但是在C语言里,我们可以用宏解决这个麻烦问题
这样无数堆叠类型,太过于繁琐,我们可以尝试用宏来解决这个问题
使用宏来定义函数(gcc编译器下实现)
#define GENERIC_MAX(type) \
type type##max(type x,type y)\
{\
return x > y?x:y;\
}
-
代码解释:
-
#define GENERIC_MAX(type)
:这行定义了一个宏,宏的名称为GENERIC_MAX
,并且带有一个参数type
。 -
type type##max(type x, type y)
:这行定义了一个函数模板。由于##
是连接记号,这里的type##max
将会在宏展开时将type替换进去,所以对于不同的type都会生成不同名字的函数。这个函数模板接受两个参数,类型为type
,并且生成一个函数来返回这两个参数中的较大者。 -
\
:反斜杠表示换行符,用于将宏定义延续到下一行。这样做是为了将宏定义分成多行以提高可读性。(也叫做续行符) -
{}
:大括号内是函数的具体实现,其内容是返回两个参数中的较大者。
总之,这段宏定义的作用是根据所提供的类型type
,创建一个名为typemax
的函数模板,该函数模板接受两个相同类型的参数,并返回其中的较大者。在代码中调用这个宏并提供不同的类型type
时,会生成对应类型的函数模板,可以方便地生成不同类型的最大值函数。这段代码是一个带参数的宏定义,用于创建一个通用的求最大值函数
通过预处理发现,我们生成了两个类型的函数
八、 命名约定
一般来讲函数和宏的使用语法很相似。所以语言本身没法帮我们区分二者。
那我们平时的一个习惯是:
把宏名全部大写
函数名不要全部大写
九、 #undef
#undef这条指令用于移除一个宏定义。
#undef NAME
如果现存的一个名字需要被重新定义,那么它的旧名字首先要被移除。
使用如下:
#include<stdio.h>
#define M 100
int main()
{
int x = M;
printf("%d\n", x);
#undef M
#define M 20
int y = M;
printf("%d",y);
return 0;
}
十、 命令行定义
许多C的编译器提供了⼀种能力,允许在命令行中定义符号。用于启动编译过程。
例如:当我们根据同⼀个源文件要编译出一个程序的不同版本的时候,这个特性有点用处。(假定某个程序中声明了一个某个长度的数组,如果机器内存有限,我们需要一个很小的数组,但是另外⼀个机器内存大些,我们需要一个数组能够大些。)
#include<stdio.h>
int main()
{
int i = 0;
int array[SZ];
for (i = 0; i < SZ; i++)
{
array[i] = i;
}
for (i = 0; i < SZ; i++)
{
printf("%d ", array[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
输入以下指令我们就可以看到结果
gcc -D SZ=10 -o test
十一、 条件编译
在编译⼀个程序的时候我们如果要将⼀条语句(⼀组语句)编译或者放弃是很方便的。因为我们有条件编译指令。
比如说:
调试性的代码,删除可惜,保留⼜碍事,所以我们可以选择性的编译。
#include<stdio.h>
#define FLAG 1
int main()
{
//条件编译1
#if FLAG == 1
printf("hehe\n");
#endif
//条件编译2
//多分支的条件编译
#if FLAG ==1
printf("1\n");
#elif FLAG == 2
printf("2\n");
#else
printf("3\n");
#endif
//条件编译3
//判断是否被定义
#if defined(MAX)
printf("MAX defined\n");
#endif
#if !defined(MAX)
printf("MAX not defined\n");
#endif
//写法一样
#ifdef MAX
printf("MAX defined\n");
#endif
#ifndef MAX
printf("MAX not defined\n");
#endif
//条件编译四
//嵌套指令
#if defined(MID)
#if defined(MIN)
printf("MIN not defined\n");
#elif defined(MAX)
printf(xxx);
#endif
#elif defined(xx)
#if
#endif
#endif
return 0;
}
十二、 头文件的包含
12.1 本地头文件的包含
#include "filename.h"
12.2 库文件的包含
#include <filename.h>
12.3 二者的区别
-
本地头文件(Local Header File):
- 作用:本地头文件通常包含当前项目或当前源代码文件需要引用的自定义函数、宏、结构体等的声明和定义。
-
用法:在源代码文件中使用
#include
预处理指令引入本地头文件。例如,如果有一个名为myheader.h
的本地头文件,可以在源代码文件中这样包含它:#include "myheader.h"
。 - 位置:本地头文件通常位于当前项目的源代码目录中,或者是当前源代码文件所在目录的子目录中。
-
库文件(Library File):
- 作用:库文件通常包含已经编译好的函数、数据结构、类等的定义和实现,供多个程序共享使用。
-
用法:在源代码文件中使用
#include
预处理指令引入库文件的头文件。例如,如果要使用标准库中的stdio.h
,可以在源代码文件中这样包含它:#include <stdio.h>
。 - 位置:库文件通常位于系统或第三方提供的库目录中,编译器会在这些目录中查找所需的库文件。
十三、 其他预处理指令
#error
#pragma
#line.......
-
#error
:#error
指令用于在预处理阶段生成一个错误消息,并终止程序的编译。通常用于在特定条件下中断编译过程,例如在条件判断中发现不支持的编译选项或条件时,可以使用#error
指令中断编译并显示自定义的错误消息。 -
#pragma
:#pragma
指令用于向编译器发出特定的实现-defined 的指令,通常用于设定编译的特定行为或者使用特定的扩展特性。它是编译器指令的一种标准方式,不同的编译器可能支持不同的#pragma
指令。 -
#line
:#line
指令用于改变源代码行号信息,可以在预处理阶段修改行号和文件名,这对于调试和跟踪预处理后的代码很有用。通在代码生成器或者宏定义中使用,可以帮助调试器或者日志工具准确定位到源码中的位置。 -
#error:
- 作用:用于在预处理阶段生成一个编译错误,并显示指定的错误消息。
-
示例:
#error "Something went wrong!"
,这将导致编译器输出错误消息"Something went wrong!"并终止编译过程。
-
#pragma:
- 作用:用于向编译器发出特定的命令或指示,通常用于控制编译器的行为。
-
示例:
#pragma warning(disable: 1234)
,这个指令可以告诉编译器禁用特定的警告。
-
#line:
- 作用:用于修改编译器在报告错误时所使用的行号和文件名。
-
示例:
#line 100 "myfile.c"
,这个指令将当前行号设置为100,并且将当前文件名设置为"myfile.c"。
本篇博客,我们深入探讨了C语言中的预编译过程。通过本文的学习,相信读者对C语言编程过程中的宏定义有了更清晰的理解。希期本文对您有所帮助,谢谢阅读!如果你对编译和链接还有任何疑问或需要进一步的帮助,请随时留言,如果你觉得还不错的话,可以给个一键三连,点赞关注加收藏,本篇博客就到此结束了。
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FlippedNormals FlippedNormal 是一个提供计算机图形和 3D 资产的市场,您可以找到许多用于雕刻、建模、纹理、概念艺术、3D 模型、游戏资产或课程的高级资产! 使用说明:使用权限可能因型号而异。因此,在下载文件之前,请仔细检查每个下载页面上的许可证和使用权限。 32. NASA 3D NASA 3D网站是一个在线门户,提供与太空和各种NASA任务相关的大量三维模型和模拟。该网站是用户友好的,并提供有关每个型号的详细信息。该网站允许用户探索和下载几种不同格式的模型,包括 OBJ、STL 和 FBX,只需单击下载按钮即可。 使用说明: 要下载模型,只需单击模型页面上的下载按钮并选择所需的格式。 33. 3DAGOGO (Astroprint) 3DAGOGO 是一个提供广泛 3D 模型的网站,包括角色、车辆和建筑物。3DAGOGO 的独特功能之一是它专注于适合 3D 打印的模型,使其成为希望创建物理原型或模型的设计师的绝佳资源。要使用 3DAGOGO,设计师只需在网站上搜索他们正在寻找的模型类型,然后下载 STL 格式的文件。 使用说明: 要使用 3DAGOGO,只需搜索所需的 3D 模型类型并下载 STL 格式的文件。根据需要自定义模型,并确保在将其用于商业目的之前检查使用权限。 34. FreeCAD FreeCAD是一款了不起的3D建模软件,可让您在计算机上创建令人难以置信的3D设计。该软件可免费下载和使用,它提供了广泛的工具和功能,可用于创建用于各种目的的3D模型。 该网站易于浏览,您可以找到开始使用FreeCAD的所有必要信息。此外,该网站还提供一系列教程和指南,可帮助您了解 3D 建模的来龙去脉。 使用说明: 要下载模型,请访问网站并从库中选择所需的模型。该网站还提供了一系列使用该软件的教程和指南。 35. Pinshape Pinshape是一个提供一系列3D打印模型的网站。网站上提供的型号质量很高,因此您可以确保您的最终印刷产品看起来很棒。该网站提供了广泛的模型,包括从家居用品到小雕像和珠宝的所有物品。 但这还不是Pinshape所能提供的全部!该网站还允许用户上传和共享自己的3D模型。这意味着您不仅可以下载出色的模型,还可以通过分享自己的设计为社区做出贡献。此外,Pinshape 提供了一系列自定义选项,因此您可以调整和调整模型以满足您的特定需求。 使用说明: 要下载模型,请在网站上创建一个帐户,搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还为每种型号提供了一系列定制选项。 36.Yeggi Yeggi 提供了大量免费的 3D 模型,您可以下载各种格式的模型,例如 STL、OBJ 和 FBX。该网站易于使用,您可以按关键字、类别或特定网站搜索模型。 Yeggi 对于任何寻找 3D 模型的人来说都是一个很好的资源。它提供了大量的模型集合,从日常物品到复杂的机械,以及介于两者之间的一切。该网站的收藏量在不断增长,每天都有新的型号增加。 使用说明: 要下载模型,请在网站上搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还提供指向托管模型的原始网站的链接。 37. Open3DModel 来自开放3D模型的图像 Open3DModel具有各种类别的模型,包括建筑,车辆和角色。无论您需要建筑物,汽车还是人的3D模型,都可以在此网站上找到。 该网站易于浏览,您可以按类别或关键字搜索模型。每个模型都附带预览图像和详细信息,例如文件格式、大小和多边形数量。此信息可以帮助您选择适合您需求的模型。 使用说明: 要下载模型,请访问网站,从库中选择所需的模型,然后单击下载按钮。 使用最好的 3D 资产管理工具简化您的 3D 制作流程。立即试用它们,将您的 3D 项目提升到一个新的水平! 38. 3DExport 对于那些为其 3D 设计项目寻找 3D 模型、纹理和其他资源的人来说,该平台是一个很好的资源。该网站有大量模型可供选择,包括 3D 打印对象、游戏资产等。用户可以按类别、文件格式或价格范围浏览,以找到适合其项目的完美资源。此外,3DExport 还提供一系列教程和其他 3D 资源,以帮助用户提高技能并创建更令人印象深刻的设计。 使用说明: 要使用 3DExport,只需创建一个帐户并浏览可用型号。您可以按类别、格式和价格进行搜索,以找到所需的型号。找到喜欢的模型后,只需下载它并开始在您的项目中使用它。 39.Blend Swap Blend Swap是一个社区驱动的市场,提供与Blender软件兼容的各种免费3D模型。该平台允许用户共享和下载模型、纹理和其他资产,以便在他们的项目中使用。 使用说明: 创建免费帐户后,您可以浏览社区上传的大量3D模型。当您找到要使用的一个时,只需下载它并将其导入您选择的 3D 软件即可。 40. 3DShook 3DShook 是一个高级 3D 模型市场,提供一系列用于建筑、游戏等各个行业的高质量模型。该平台提供基于订阅的模型,具有不同的定价计划,允许用户访问一系列模型。 使用说明: 注册免费帐户后,只需浏览3D模型库,选择您喜欢的模型,然后以您需要的格式下载它们。 41. Smithsonian X 3D 史密森尼 X 3D 对于正在寻找历史文物和文物的高质量 3D 模型的设计师来说,这是一个独特的资源。该平台提供了大量3D模型,这些模型是根据史密森尼博物馆和研究中心中的真实物体扫描创建的。 使用说明:
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C语言入门教程:理解和操作编译与链接过程
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F#探险之旅(二):函数式编程(上)-函数式编程范式简介 F#主要支持三种编程范式:函数式编程(Functional Programming,FP)、命令式编程(Imperative Programming)和面向对象(Object-Oriented,OO)的编程。回顾它们的历史,FP是最早的一种范式,第一种FP语言是IPL,产生于1955年,大约在Fortran一年之前。第二种FP语言是Lisp,产生于1958,早于Cobol一年。Fortan和Cobol都是命令式编程语言,它们在科学和商业领域的迅速成功使得命令式编程在30多年的时间里独领风骚。而产生于1970年代的面向对象编程则不断成熟,至今已是最流行的编程范式。有道是“*代有语言出,各领风骚数十年”。 尽管强大的FP语言(SML,Ocaml,Haskell及Clean等)和类FP语言(APL和Lisp是现实世界中最成功的两个)在1950年代就不断发展,FP仍停留在学院派的“象牙塔”里;而命令式编程和面向对象编程则分别凭着在商业领域和企业级应用的需要占据领先。今天,FP的潜力终被认识——它是用来解决更复杂的问题的(当然更简单的问题也不在话下)。 纯粹的FP将程序看作是接受参数并返回值的函数的集合,它不允许有副作用(side effect,即改变了状态),使用递归而不是循环进行迭代。FP中的函数很像数学中的函数,它们都不改变程序的状态。举个简单的例子,一旦将一个值赋给一个标识符,它就不会改变了,函数不改变参数的值,返回值是全新的值。 FP的数学基础使得它很是优雅,FP的程序看起来往往简洁、漂亮。但它无状态和递归的天性使得它在处理很多通用的编程任务时没有其它的编程范式来得方便。但对F#来说这不是问题,它的优势之一就是融合了多种编程范式,允许开发人员按照需要采用最好的范式。 关于FP的更多内容建议阅读一下这篇文章:Why Functional Programming Matters(中文版)。F#中的函数式编程 从现在开始,我将对F#中FP相关的主要语言结构逐一进行介绍。标识符(Identifier) 在F#中,我们通过标识符给值(value)取名字,这样就可以在后面的程序中引用它。通过关键字let定义标识符,如: let x = 42 这看起来像命令式编程语言中的赋值语句,两者有着关键的不同。在纯粹的FP中,一旦值赋给了标识符就不能改变了,这也是把它称为标识符而非变量(variable)的原因。另外,在某些条件下,我们可以重定义标识符;在F#的命令式编程范式下,在某些条件下标识符的值是可以修改的。 标识符也可用于引用函数,在F#中函数本质上也是值。也就是说,F#中没有真正的函数名和参数名的概念,它们都是标识符。定义函数的方式与定义值是类似的,只是会有额外的标识符表示参数: let add x y = x + y 这里共有三个标识符,add表示函数名,x和y表示它的参数。关键字和保留字关键字是指语言中一些标记,它们被编译器保留作特殊之用。在F#中,不能用作标识符或类型的名称(后面会讨论“定义类型”)。它们是: abstract and as asr assert begin class default delegate do donedowncast downto elif else end exception extern false finally forfun function if in inherit inline interface internal land lazy letlor lsr lxor match member mod module mutable namespace new nullof open or override private public rec return sig static structthen to true try type upcast use val void when while with yield 保留字是指当前还不是关键字,但被F#保留做将来之用。可以用它们来定义标识符或类型名称,但编译器会报告一个警告。如果你在意程序与未来版本编译器的兼容性,最好不要使用。它们是: atomic break checked component const constraint constructor continue eager event external fixed functor global include method mixinobject parallel process protected pure sealed trait virtual volatile 文字值(Literals) 文字值表示常数值,在构建计算代码块时很有用,F#提供了丰富的文字值集。与C#类似,这些文字值包括了常见的字符串、字符、布尔值、整型数、浮点数等,在此不再赘述,详细信息请查看F#手册。 与C#一样,F#中的字符串常量表示也有两种方式。一是常规字符串(regular string),其中可包含转义字符;二是逐字字符串(verbatim string),其中的(")被看作是常规的字符,而两个双引号作为双引号的转义表示。下面这个简单的例子演示了常见的文字常量表示: let message = "Hello World"r"n!" // 常规字符串let dir = @"C:"FS"FP" // 逐字字符串let bytes = "bytes"B // byte 数组let xA = 0xFFy // sbyte, 16进制表示let xB = 0o777un // unsigned native-sized integer,8进制表示let print x = printfn "%A" xlet main = print message; print dir; print bytes; print xA; print xB; main Printf函数通过F#的反射机制和.NET的ToString方法来解析“%A”模式,适用于任何类型的值,也可以通过F#中的print_any和print_to_string函数来完成类似的功能。值和函数(Values and Functions) 在F#中函数也是值,F#处理它们的语法也是类似的。 let n = 10let add a b = a + blet addFour = add 4let result = addFour n printfn "result = %i" result 可以看到定义值n和函数add的语法很类似,只不过add还有两个参数。对于add来说a + b的值自动作为其返回值,也就是说在F#中我们不需要显式地为函数定义返回值。对于函数addFour来说,它定义在add的基础上,它只向add传递了一个参数,这样对于不同的参数addFour将返回不同的值。考虑数学中的函数概念,F(x, y) = x + y,G(y) = F(4, y),实际上G(y) = 4 + y,G也是一个函数,它接收一个参数,这个地方是不是很类似?这种只向函数传递部分参数的特性称为函数的柯里化(curried function)。 当然对某些函数来说,传递部分参数是无意义的,此时需要强制提供所有参数,可是将参数括起来,将它们转换为元组(tuple)。下面的例子将不能编译通过: let sub(a, b) = a - blet subFour = sub 4 必须为sub提供两个参数,如sub(4, 5),这样就很像C#中的方法调用了。 对于这两种方式来说,前者具有更高的灵活性,一般可优先考虑。 如果函数的计算过程中需要定义一些中间值,我们应当将这些行进行缩进: let halfWay a b = let dif = b - a let mid = dif / 2 mid + a 需要注意的是,缩进时要用空格而不是Tab,如果你不想每次都按几次空格键,可以在VS中设置,将Tab字符自动转换为空格;虽然缩进的字符数没有限制,但一般建议用4个空格。而且此时一定要用在文件开头添加#light指令。作用域(Scope)作用域是编程语言中的一个重要的概念,它表示在何处可以访问(使用)一个标识符或类型。所有标识符,不管是函数还是值,其作用域都从其声明处开始,结束自其所处的代码块。对于一个处于最顶层的标识符而言,一旦为其赋值,它的值就不能修改或重定义了。标识符在定义之后才能使用,这意味着在定义过程中不能使用自身的值。 let defineMessage = let message = "Help me" print_endline message // error 对于在函数内部定义的标识符,一般而言,它们的作用域会到函数的结束处。 但可使用let关键字重定义它们,有时这会很有用,对于某些函数来说,计算过程涉及多个中间值,因为值是不可修改的,所以我们就需要定义多个标识符,这就要求我们去维护这些标识符的名称,其实是没必要的,这时可以使用重定义标识符。但这并不同于可以修改标识符的值。你甚至可以修改标识符的类型,但F#仍能确保类型安全。所谓类型安全,其基本意义是F#会避免对值的错误操作,比如我们不能像对待字符串那样对待整数。这个跟C#也是类似的。 let changeType = let x = 1 let x = "change me" let x = x + 1 print_string x 在本例的函数中,第一行和第二行都没问题,第三行就有问题了,在重定义x的时候,赋给它的值是x + 1,而x是字符串,与1相加在F#中是非法的。 另外,如果在嵌套函数中重定义标识符就更有趣了。 let printMessages = let message = "fun value" printfn "%s" message; let innerFun = let message = "inner fun value" printfn "%s" message innerFun printfn "%s" message printMessages 打印结果: fun value inner fun valuefun value 最后一次不是inner fun value,因为在innerFun仅仅将值重新绑定而不是赋值,其有效范围仅仅在innerFun内部。递归(Recursion)递归是编程中的一个极为重要的概念,它表示函数通过自身进行定义,亦即在定义处调用自身。在FP中常用于表达命令式编程的循环。很多人认为使用递归表示的算法要比循环更易理解。 使用rec关键字进行递归函数的定义。看下面的计算阶乘的函数: let rec factorial x = match x with | x when x < 0 -> failwith "value must be greater than or equal to 0" | 0 -> 1 | x -> x * factorial(x - 1) 这里使用了模式匹配(F#的一个很棒的特性),其C#版本为: public static long Factorial(int n) { if (n < 0) { throw new ArgumentOutOfRangeException("value must be greater than or equal to 0"); } if (n == 0) { return 1; } return n * Factorial (n - 1); } 递归在解决阶乘、Fibonacci数列这样的问题时尤为适合。但使用的时候要当心,可能会写出不能终止的递归。匿名函数(Anonymous Function) 定义函数的时候F#提供了第二种方式:使用关键字fun。有时我们没必要给函数起名,这种函数就是所谓的匿名函数,有时称为lambda函数,这也是C#3.0的一个新特性。比如有的函数仅仅作为一个参数传给另一个函数,通常就不需要起名。在后面的“列表”一节中你会看到这样的例子。除了fun,我们还可以使用function关键字定义匿名函数,它们的区别在于后者可以使用模式匹配(本文后面将做介绍)特性。看下面的例子: let x = (fun x y -> x + y) 1 2let x1 = (function x -> function y -> x + y) 1 2let x2 = (function (x, y) -> x + y) (1, 2) 我们可优先考虑fun,因为它更为紧凑,在F#类库中你能看到很多这样的例子。 注意:本文中的代码均在F# 1.9.4.17版本下编写,在F# CTP 1.9.6.0版本下可能不能通过编译。 F#系列随笔索引页面