如何在 Linux 下使用 C 语言中的定时器函数
2020-02-22
关键字:alarm()、setitimer()、拦截定时器信号、定时器信号有效范围
在 Linux 中实现定时器功能的比较简单且好用的系统内置的方法有两种:
1、alarm() 函数
2、setitimer() 函数
这两种定时方式都是通过信号(signal)来通知定时到期的。
1、alarm() 函数实现定时功能
alarm()函数的签名如下:
#include <unistd.h> unsigned int alarm(unsigned int seconds);
参数1 是你想定时的秒数。
返回值是在你调用这个函数的时刻,上一次的 alarm() 所剩余的秒数。例如,你上一次调用了 alarm(10),7秒钟以后你再次调用了alarm(6),那么在 alarm(6) 时返回的值就是 3 。
alarm() 的定时是一次性的,若想实现循环定时功能,则需要手动在本次定时结束时再次启动 alarm() 定时。alarm() 在定时到时后会发出一个 SIGALRM 信号,所以还需要我们拦截这一信号才能接收到定时回调结果。
以下贴出通过 alarm() 实现定时功能的示例源码:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> static int counter; void sig_alarm_handler(int); int main() { printf("hello world.\n"); printf("pid number:%d\n", getpid()); //拦截定时器信号。 sighandler_t *pre = signal(SIGALRM, sig_alarm_handler); printf("signal() return ret address:%p,my sig_alm_handler:%p\n", pre, sig_alarm_handler); //pre应该是空才对。 //设定定时器。 int remaing = alarm(1); printf("alarm remaing:%d\n", remaing);//remaing 应该是0才对。 counter = 0; while(counter < 7) { usleep(500); } //主动关闭定时器。 alarm(0); printf("bye\n"); return 0; } void sig_alarm_handler(int sig_num) { printf("%s, signal number:%d, counter:%d\n", __FUNCTION__, sig_num, counter); if(sig_num = SIGALRM) { counter++; int remaing = alarm(1); printf("re-alarm remaing:%d\n", remaing); } }
这一程序的运行结果打印如下:
root@xxx:/system/bin # ./myblog hello world. pid number:4120 signal() return ret address:0x0,my sig_alm_handler:0xb6fca47d alarm remaing:0 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:0 re-alarm remaing:0 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:1 re-alarm remaing:0 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:2 re-alarm remaing:0 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:3 re-alarm remaing:0 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:4 re-alarm remaing:0 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:5 re-alarm remaing:0 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:6 re-alarm remaing:0 bye root@xxx:/system/bin #
2、setitimer() 函数实现定时功能
setitimer()函数的签名如下所示:
#include <sys/time.h> int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
参数1 表示要启动的定时器类型,setitimer 方式为每个进程提供了三种类型的定时器:1、ITIMER_REAL;2、ITIMER_VIRTUAL;3、ITIMER_PROF;第1种定时器一旦启动立即执行定时计时,定时结束后产生一个 SIGALRM 信号并可根据启动前的配置决定是否自动重启下一轮定时。第2种定时器在启动后将只在进程处于运行态时会工作,当进程处于非运行态时,定时工作也将暂停。且这种定时器在定时结束后会产生一个 SIGVTALRM 信号。第3种定时器类型暂且不理。
参数2 是用于描述定时器下一轮要执行的规则的,说白了就是你想定时多久就在这里设置。结构体 struct itimerval 的原型如下图所示:
参数3 一般不用理会。
返回值为0表示启动定时器成功,失败时返回-1并设置相应的错误信息。
setitimer() 实现定时的方式会稍微复杂一点,但同样它的功能相较于 alarm() 也更强大一点。
alarm() 方式的定时精度只能达到“秒级”,但 setitimer() 却可以达到 “微秒级”。同时,setitimer() 还可以根据进程的不同运行状态来控制定时功能的运行状态。setitimer() 是一个可以在本轮定时任务完成后自动重启下一轮定时的定时机制,当然是否自动重启取决于启动定时器时参数2的值。在上面函数参数2的释义中,struct itimerval 中的 it_value 成员表示定时器当前的值,它可以设置一个秒值及微秒值,其实就是你想让这个定时器在多少时间以后启动,立即启动则将 it_value 的值全设成0。而 it_interval 则表示你想定时多少时间。假如我们给 it_value 设置了一个值,但 it_interval 却全设成0,就表示定时器将在 it_value 设置的时间以后发出一个定时到时信号,此后就不会再自动重启下一轮定时任务了。
取消一个正在运行的 itimerval 定时器的方法是调用以下函数:
//方式一 setitimer(type, NULL, NULL);//type为 ITIMER_REAL 或 ITIMER_VIRTUAL 或 ITIMER_PROF //方式二 struct itimerval itv; itv.it_interval.tv_sec = 0; itv.it_interval.tv_usec = 0; itv.it_value.tv_sec = 0; itv.it_value.tv_usec = 0; setitimer(type, &itv, NULL);
如果想查询正在运行着的 itimerval 定时器的状态信息,比如当前运行到什么状态了,还有多少时间定时结束,下一轮定时时间被设成多少,则可以调用以下函数:
#include <sys/time.h> int getitimer(int which, struct itimerval *curr_value);
参数1 是定时器的类型,即前面描述的三种类型之一。
参数2 是一个用于保存结果的结构体对象,需要注意这里不能传空指针,否则将查询不到结果。
返回值为0表示查询成功,可以通过 curr_value 查看结果。返回值为-1则表示查询失败。
以下是一个通过 setitimer() 函数实现的定时器功能的示例源码:
#include <stdio.h> #include <signal.h> #include <sys/time.h> void sig_alm_handler(int sig_num); static int counter; int main() { printf("hello world.\n"); //拦截定时器信号。 sighandler_t *pre = signal(SIGALRM, sig_alm_handler); printf("pre-sighandler address:%p\n", pre); //pre应该是NULL. struct itimerval olditv; struct itimerval itv; itv.it_interval.tv_sec = 1; //定时周期为1秒钟。 itv.it_interval.tv_usec = 0; itv.it_value.tv_sec = 3; //定时器启动以后将在3秒又500微秒以后正式开始计时。 itv.it_value.tv_usec = 500; setitimer(ITIMER_REAL, &itv, &olditv); while(counter < 7) { usleep(500); } //try to cancle the timer. int counter2 = 0; while(counter2 < 7) { /* 通过这个while可以监测到定时器是否成功被停止, 若未停止,则仍旧可以在每秒看到定时信号回调函数中的打印。 通过这个while可以确保定时器是真的被我们的设置而停掉的 而非因为程序结束才强制停止的。 */ sleep(1); //try to stop the timer. setitimer(ITIMER_REAL, NULL, NULL); printf("try cancled!,counter2:%d\n", counter2); counter2++; } printf("\nBye.\n"); return 0; } void sig_alm_handler(int sig_num) { printf("%s, signal number:%d, counter:%d\n", __FUNCTION__, sig_num, counter); if(sig_num = SIGALRM) { counter++; } }
这段程序运行的结果打印如下:
root@xxx:/system/bin # ./myblog hello world. pre-sighandler address:0x0 sig_alm_handler, signal number:14, counter:0 sig_alm_handler, signal number:14, counter:1 sig_alm_handler, signal number:14, counter:2 sig_alm_handler, signal number:14, counter:3 sig_alm_handler, signal number:14, counter:4 sig_alm_handler, signal number:14, counter:5 sig_alm_handler, signal number:14, counter:6 sig_alm_handler, signal number:14, counter:7 try cancled!,counter2:0 try cancled!,counter2:1 try cancled!,counter2:2 try cancled!,counter2:3 try cancled!,counter2:4 try cancled!,counter2:5 try cancled!,counter2:6 Bye. root@xxx:/system/bin #
3、番外篇
这两种定时器的的有效范围都仅在本进程内。不必担心调用系统定时器并产生的 SIGALRM 信号会被其它进程通过拦截定时信号而接收到。以下有相应的源码与打印可以证明。
证明的原理也不难,就是在两种定时方式将定时器启动以后 fork() 一个子进程出来,并在定时信号回调函数中打印出当前进程号,查看这个回调是哪一个进程中调用的。同时在 fork() 出的子进程中主动发送一个定时信号以证明在子进程中定时信号拦截也是生效的。
以下是 alarm() 方式的源码与打印:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> static int counter; static int is_sub_process; void sig_alarm_handler(int); int main() { printf("hello world.\n"); printf("pid number:%d\n", getpid()); is_sub_process = 0; //拦截定时器信号。 sighandler_t *pre = signal(SIGALRM, sig_alarm_handler); printf("signal() return ret address:%p,my sig_alm_handler:%p\n", pre, sig_alarm_handler); //pre应该是空才对。 //设定定时器。 alarm(1); counter = 0; pid_t pno = fork(); printf("pno:%d\n", pno); is_sub_process = !pno; if(is_sub_process) { raise(SIGALRM);//子进程中主动发一个定时结束信号。 } while(counter < 3) { usleep(500); } //主动关闭定时器。 alarm(0); printf("bye\n"); return 0; } void sig_alarm_handler(int sig_num) { printf("%s, signal number:%d, counter:%d,pid:%d\n", __FUNCTION__, sig_num, counter, getpid()); if(sig_num = SIGALRM) { counter++; if(!is_sub_process) { alarm(1); } } }
打印如下:
root@xxx:/system/bin # ./myblog hello world. pid number:5272 signal() return ret address:0x0,my sig_alm_handler:0xb6efe4d5 pno:5273 pno:0 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:0,pid:5273 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:0,pid:5272 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:1,pid:5272 sig_alarm_handler, signal number:14, counter:2,pid:5272 bye root@xxx:/system/bin #
通过打印可以很明显地发现,主、子进程都有在拦截 SIGALRM 信号,并且只有主进程能接收到定时信号。且在主进程定时结束程序退出以后,通过 ps 仍能发现子进程在不断运行当中,如下图:
子进程不退出的原因就是因为子进程没有定时信号,counter 变量一直不增加,导致 while(1) 一直无法退出。
以下是 setitimer() 方式的源码与打印:
#include <stdio.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> #include <sys/time.h> void sig_alm_handler(int sig_num); static int counter; static int is_sub_process; int main() { printf("hello world.\n"); is_sub_process = 0; //拦截定时器信号。 sighandler_t *pre = signal(SIGALRM, sig_alm_handler); printf("pre-sighandler address:%p\n", pre); //pre应该是NULL. pid_t pno = fork(); printf("pno:%d\n", pno); if(pno >= 0) { is_sub_process = !pno; if(is_sub_process) { //子进程模拟一个SIGALRM信号出来。 raise(SIGALRM); } else { //仅主进程启动定时器。 struct itimerval itv; itv.it_interval.tv_sec = 1; //定时周期为1秒钟。 itv.it_interval.tv_usec = 0; itv.it_value.tv_sec = 3; //定时器启动以后将在3秒又500微秒以后正式开始计时。 itv.it_value.tv_usec = 500; setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL); } } while(counter < 3) { usleep(500); } if(!is_sub_process) { //仅主进程才需要停止 struct itimerval curitv; memset(&curitv, 0, sizeof(struct itimerval)); setitimer(ITIMER_REAL, NULL, &curitv);//定时器停止之前的定时计数值状态将被保存在 curitv 中。 printf("The status before timer cancle is sec:%d, usec:%d, isec:%d, iusec:%d\n", curitv.it_value.tv_sec, curitv.it_value.tv_usec, curitv.it_interval.tv_sec, curitv.it_interval.tv_usec); } printf("\nBye.\n"); return 0; } void sig_alm_handler(int sig_num) { printf("%s, signal number:%d, counter:%d,pid:%d\n", __FUNCTION__, sig_num, counter, getpid()); if(sig_num = SIGALRM) { counter++; } }
setitimer() 的验证机制与 alarm() 的稍有不同,它是在主进程中才去启动定时器,但得到的结果却与 alarm() 的方式完全一样。这两份代码在某种程度上可以认为是一个双盲对照实验了,由此可以充分证明 alarm() 与 setitimer() 所启动的定时器及产生的定时信号均只在本进程内有效。
以下是 setitimer() 方式验证的打印:
root@xxx:/system/bin # ./myblog hello world. pre-sighandler address:0x0 pno:5323 pno:0 sig_alm_handler, signal number:14, counter:0,pid:5323 sig_alm_handler, signal number:14, counter:0,pid:5322 sig_alm_handler, signal number:14, counter:1,pid:5322 sig_alm_handler, signal number:14, counter:2,pid:5322 The status before timer cancle is sec:0, usec:999417, isec:1, iusec:0 Bye. root@xxx:/system/bin #
在主进程因定时结束而退出以后仍能通过 ps 发现子进程卡在 while(1) 中退不出来,如下图所示:
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= 0; i--) {
printf("%5d", *(p + i));
}
printf("\n");
return 0;
}
```
2. 利用指针计算奇数索引数组元素之和
```c
// 使用指针计算奇数索引数组元素之和
#include
int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); printf("数组元素: "); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%3d", arr[i]); // 宽度为3,右对齐 } printf("\n"); printf("数组下标: "); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%3d", i); // 宽度为3,右对齐 } printf("\n"); int sum = 0; int *p = arr; // 声明指向整数的指针 for (int i = 0; i < n; i++) { if (i % 2 != 0) { sum += *(p + i); // 若索引i为奇数,累加对应元素值 } } printf("奇数索引数组元素之和: %d\n", sum); return 0; } ``` 3. 查看不同类型指针在Linux Ubuntu gcc下的字节大小 ```c // 在Linux Ubuntu gcc环境下查看不同类型指针的字节大小 #include #include int main() { printf("int指针大小: %zu bytes\n", sizeof(int *)); printf("char指针大小: %zu bytes\n", sizeof(char *)); printf("float指针大小: %zu bytes\n", sizeof(float *)); printf("double指针大小: %zu bytes\n", sizeof(double *)); return 0; } ``` 请注意,对于现代64位系统(如Linux),`int`、`char`、`float`和`double`指针通常都是8字节。但在某些特定情况下(如32位系统或特定编译环境),可能有所不同。 4. 使用指针遍历并打印字符数组 ```c // 使用指针遍历并打印字符数组 #include #include // 引入strlen函数 int main() { char str[] = "Hello, World"; // 字符串常量 int len = strlen(str); // 获取字符串长度 char *ptr = str; // 定义指向字符的指针 printf("输出字符串: %s\n", str); // 输出原始字符串 printf("遍历并打印字符数组: "); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%c", *ptr); // 输出当前字符 ptr++; // 移动指针到下一个字符 } printf("\n"); return 0; } ``` 对于用户自定义输入字符串的情况,请参考以下代码: ```c #include #include int main() { char input[100]; // 用于存放用户输入的字符串,假设最大长度为100 printf("请输入字符串: "); fgets(input, sizeof(input), stdin); // 从标准输入读取字符串,fgets会保留换行符 int len = strlen(input) - 1; // 去掉fgets读取的换行符 char *ptr = input; // 定义指向字符的指针 printf("输入的字符串: %s\n", input); printf("遍历并打印字符数组: "); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%c", *ptr); // 输出当前字符 ptr++; // 移动指针到下一个字符 } printf("\n"); return 0; } ```"> 1. 使用指针倒序显示整数数组内容 ```c // 通过指针逆序打印整数数组 #include
#include #include int main() { int arr[10] = {0}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); srand(time(NULL)); printf("原始数组: "); for (int i = 0; i < n; i++) { arr[i] = rand() % 100; printf("%5d", arr[i]); } printf("\n"); int *p = arr; // 指针指向数组元素 printf("反转打印数组元素: "); for (int i = n - 1; i >= 0; i--) { printf("%5d", *(p + i)); } printf("\n"); return 0; } ``` 2. 利用指针计算奇数索引数组元素之和 ```c // 使用指针计算奇数索引数组元素之和 #include int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); printf("数组元素: "); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%3d", arr[i]); // 宽度为3,右对齐 } printf("\n"); printf("数组下标: "); for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%3d", i); // 宽度为3,右对齐 } printf("\n"); int sum = 0; int *p = arr; // 声明指向整数的指针 for (int i = 0; i < n; i++) { if (i % 2 != 0) { sum += *(p + i); // 若索引i为奇数,累加对应元素值 } } printf("奇数索引数组元素之和: %d\n", sum); return 0; } ``` 3. 查看不同类型指针在Linux Ubuntu gcc下的字节大小 ```c // 在Linux Ubuntu gcc环境下查看不同类型指针的字节大小 #include #include int main() { printf("int指针大小: %zu bytes\n", sizeof(int *)); printf("char指针大小: %zu bytes\n", sizeof(char *)); printf("float指针大小: %zu bytes\n", sizeof(float *)); printf("double指针大小: %zu bytes\n", sizeof(double *)); return 0; } ``` 请注意,对于现代64位系统(如Linux),`int`、`char`、`float`和`double`指针通常都是8字节。但在某些特定情况下(如32位系统或特定编译环境),可能有所不同。 4. 使用指针遍历并打印字符数组 ```c // 使用指针遍历并打印字符数组 #include #include // 引入strlen函数 int main() { char str[] = "Hello, World"; // 字符串常量 int len = strlen(str); // 获取字符串长度 char *ptr = str; // 定义指向字符的指针 printf("输出字符串: %s\n", str); // 输出原始字符串 printf("遍历并打印字符数组: "); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%c", *ptr); // 输出当前字符 ptr++; // 移动指针到下一个字符 } printf("\n"); return 0; } ``` 对于用户自定义输入字符串的情况,请参考以下代码: ```c #include #include int main() { char input[100]; // 用于存放用户输入的字符串,假设最大长度为100 printf("请输入字符串: "); fgets(input, sizeof(input), stdin); // 从标准输入读取字符串,fgets会保留换行符 int len = strlen(input) - 1; // 去掉fgets读取的换行符 char *ptr = input; // 定义指向字符的指针 printf("输入的字符串: %s\n", input); printf("遍历并打印字符数组: "); for (int i = 0; i < len; i++) { printf("%c", *ptr); // 输出当前字符 ptr++; // 移动指针到下一个字符 } printf("\n"); return 0; } ``` -
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