F#探险之旅（八）：使用F#开发Windows应用程序

我们身在何处？

前面写过的随笔主要关注的是F#与FP的基本概念，对UI涉及很少。我们知道，没有UI就没法与用户进行交互，所以写两篇随笔来了解一下这方面的内容。本文主要关注的是如何使用F#开发WinForm应用程序，后面还会介绍如何使用F#开发ASP.NET应用程序。

不过说真的，我对WinForm开发了解不多，所以如果有不妥之处，欢迎您的指正。

WinForm中的基础类型是System.Windows.Forms.Form类，通过它我们可以创建一个窗体，在窗体上我们可以根据需要进行绘制。绘制的时候我们可以选择使用.NET提供的API手工“画”出一些图形，比如像素着色、直线、圆等等，也可以使用.NET里面的一些标准控件，比如文本框、按钮等等。接下来基于Windows应用的事件驱动的特性，通过事件（Event）和事件处理函数（Event Handler）使用户可与程序进行交互。另外，如果标准控件或窗体不能满足需要，我们还可以对其进行扩展，创建用户控件和自定义控件。

下面就来看看如何实现这些过程。

分析

在使用C#开发的WinForm应用中可以看到，我们创建的新窗体类继承了System.Windows.Forms.Form类，在程序的入口函数Main中，有一行关键的代码：

Application.Run(new MainForm());

也就是说创建Form类的一个实例，传给Application.Run方法，程序由此开始执行。使用C#开发的一大优势在于VS IDE提供的窗体设计器，这样就可以在设计时设置窗体和控件的属性，VS会为我们生成代码，从而大大提高了开发效率。

遗憾的是，VS还没有为F#提供这样的设计时支持，也就是说我们必须手工编写所有的代码，那如果界面很复杂，不得累死啊？也不尽然。首先考虑下面的简化了的三层架构示意图：

这里并不是说程序一定要分为三层，或者说三个Project，而是说从逻辑上大体可以这样来看。大部分情况下，与设计器相关的只有UI层（不要忘了其它地方VS也可以生成代码），如果UI相当简单，完全手工编写这些代码也没什么大问题，如果UI相当复杂，就得考虑别的办法了。

F#基于.NET平台，在这一点上，它与C#、VB.NET是平等的，这一次我们又可以获益于它的互操作性（Interoperability）了！既然C#类库可被F#调用，如果我们把窗体类放在一个类库内不就可以了吗？这样一方面我们可以利用VS的设计时支持，另一方面又可利用F#带来的好处，岂不妙哉？退一步讲，我们也没必要非得使用F#开发UI部分，完全可以使用C#开发UI，其余部分使用F#开发，这也是不错的方法。

总结上面的分析，可以得到这样的结论：在开发WinForm应用时使用F#，如果UI非常简单（比如画出一条数学曲线或者只有两三个控件的小工具等），我们完全可以手工编写所有代码；如果UI比较复杂，我们使用C#开发UI类库供F#调用，也可以只采用F#编写UI之外部分的代码。

下面我们来讨论下这三种方法的具体实现。

使用F#手工编写所有UI代码

前面写过的一篇使用F#绘制Mandelbrot集合就是这么做的，因为窗体上根本就没有任何控件，此时需要处理Paint事件完成窗体的绘制。这里再提供一个简单的例子，使用WebBrowser控件创建简单的浏览器：

#light

open System
open System.Drawing
open System.Windows.Forms

// Create the progressbar.
let statusProgress =
    new ToolStripProgressBar(Size = new Size(200, 16),
                             Style = ProgressBarStyle.Marquee,
                             Visible = false)
let status = new StatusStrip(Dock = DockStyle.Bottom)
status.Items.Add(statusProgress) |> ignore

// Create controls
let toolbar = new ToolStrip(Dock = DockStyle.Top)
let address = new ToolStripTextBox(Size = new Size(400, 25))
let browser = new WebBrowser(Dock = DockStyle.Fill)
let go = new ToolStripButton(DisplayStyle = ToolStripItemDisplayStyle.Text, Text = "Go")
address.KeyPress.Add(fun e ->
                     if (e.KeyChar = '\r') then
                        browser.Url <- new Uri(address.Text))
                       
go.Click.Add(fun e -> browser.Url <- new Uri(address.Text))
toolbar.Items.Add(new ToolStripLabel("Address:")) |> ignore
toolbar.Items.Add(address) |> ignore
toolbar.Items.Add(go) |> ignore

// Browser control event handlers.
browser.Navigating.Add(fun e ->
                       statusProgress.Visible <- true)
browser.DocumentCompleted.Add(fun e ->
                              statusProgress.Visible <- false
                              address.Text <- browser.Url.AbsoluteUri)
                             
let form = new Form(Text = "Web Browser Sample", Size = new Size(800, 600))
form.Controls.Add(toolbar)
form.Controls.Add(status)
form.Controls.Add(browser)
form.PerformLayout()
form.Show()

[<STAThread>]
Application.EnableVisualStyles()
Application.Run(form)

像这样的小工具，也没必要兴师动众，劳驾C#了。试试浏览一下博客园：


注意：看看上面例子的事件处理函数是怎么写的，比如go按钮的Click事件。我们知道C#中控件的事件处理函数一般有两个参数sender（:object）和e（:EventArgs），这里却只有一个，这是因为对于标准的.NET事件，F#会忽略第一个参数。

在F#中使用C#开发的UI类库

前段时间看到一个例子，是使用C#中获取本机的进程信息，感觉它难易适中，就用它做例子吧。在原文中，只有两个主要的文件，一是工具类ProcessValidation.cs，一是窗体类Form1.cs，现在我们就是要把Form1分为两部分，UI设计器相关的部分放在C#类库中，后台的代码则采用F#编写，顺便把ProcessValidation类也改为F#代码。

不过这里我按照自己的习惯给它们重新命名了，窗体是ProcessChecker，工具类是processHelper，然后在processFinder使用其中的窗体和控件，最后在Program类中定义了入口函数（FsSamples.UI中的其它文件可以略过）。

这个过程比较简单，不过有个小问题。在C#中定义的窗体类中，各个控件在默认情况下是private的，如何在processFinder中使用呢？要想把它们暴露出来有几种方法，一是把private改为public，这样虽然简单，不过不是一个好的practice；二是把控件封装为public的属性，这样做如果控件少还比较好办，多了也很麻烦；我这里采用的是第三种方法（来自Allen Lee的建议），即把控件的private修饰符改为protected，然后继承该窗体，这样仍有比较好的封装性，操作起来也比较简单，只要选中要修改的控件，把它们的Modifiers属性设置为Protected就可以了。（下载示例代码）

值得一提的是，在Application.Run方法之前，要添加一行代码：

 

Application.EnableVisualStyles()

这样就可以使用XP/Vista的可视化样式了。程序的运行效果为：


仅使用F#开发UI之外的代码

得益于F#与其它.NET语言良好的互操作性，我们可以在C#中开发UI部分，然后调用F#类库，这个过程跟调用C#开发的类库相比没有很大的区别，在此就不赘述了。

其它

关于WinForm开发的主题还有创建用户控件、自定义控件等，这方面已经有大量的资料了，相信使用本文的方法，开发起来也不会很难:)

小结

本文主要讨论了如何使用F#开发Windows应用程序。通过分析，确定了三种主要的方法，重点讨论了如何在F#中利用VS中的窗体设计器，这会使WinForm程序的开发简单不少。其中的一个例子是processFinder，它可以获取当前机器上的进程和应用程序信息。

（下载示例代码）
（要了解本人所写的其它F#随笔请查看 F#系列随笔索引）

参考
《Foundations of F#》 by Robert Pickering
《Expert F#》 by Don Syme , Adam Granicz , Antonio Cisternino
Finding and Listing Processes in C#