.NET2.0基础类库中的范型——FunctionalProgramming

 

Functional Programming

Functional Programming 不是一个新鲜的概念了，例如 C++ 虽然不是一门 Functional Programming 语言，但对它也有变通的支持——通过使用模板，函数对象（Function Objects）和运算符重载等手段，STL、Boost 等库提供了巧妙无比的、高性能的算法和功能。长久以来似乎 C++ 能实现的这些特性对于诸如 Java 和 C# 这些强调类型安全的面向对象的编程语言和框架来说是绝缘的。现在，在 CLR 范型和 C# 2.0 匿名委托的支持下，我们也可以构造令人吃惊的 Functional Programming 程序了，而且比 C++ 更加简单（当然性能无法相比，因为 CLR 中的范型是一种运行时技术，而 C++ 中的模板则是编译时技术）。当前 .NET BCL 对 Functional Programming 的支持限于集合类，确切说是 List<T> 和 Array。

我们来看一个简单的例子。假设有一个联系人列表 List<Contact>，联系人的定义如下：

 

class Contact {

public string Name;

...

}

 

现在我们要把这个列表中所有联系人的姓名拷贝到另外一个列表。你可能马上就动手写了出来：

 

List<Contact> c1 = ...;

List<string> c2 = new List<string>();

 

foreach (Contact c in c1) {

c2.Add(c.Name);

}

 

这是一段非常规矩的 C# 代码。在 .NET 2.0 中，有了范型和匿名委托，我们可以写出如下的完成相同功能的实现：

 

List<Contact> c1 = ...;

List<string> c2 = c1.ConvertAll<string>(

delegate(Contact c) { return c.Name; } );

 

显然这段代码比手工编写的 foreach 代码更简捷，在表达意图方面也显得更加清楚和直接。其中 ConvertAll 方法是一个范型方法，作用是将列表元素转换为指定类型的列表。原型为：

 

List<U> ConvertAll<U>(Converter<T, U> converter);

 

Converter<T, U> 是一个范型委托，指定了如何进行转换（类似 C++ 中的函数对象），原型为（T 为原始类型，U 为目标类型）：

 

delegate U Converter<T, U>(T from);

 

这里只是举了一个简单的例子，对于更复杂的情况，范型和匿名委托允许你用更富想象力的方法去实现（例如，匿名委托允许你引用栈上的变量）。

下面是 BCL 中的用于Functional Programming的范型委托（位于 System 命名空间中）：

 

原型	描述
delegate bool Predicate<T>(T obj);	访问集合时，对指定元素的断言（true 或 false）
delegate void Action<T>(T obj);	访问集合时，对指定元素做出特定动作
delegate int Comparison<T>(T x, T y);	比较两个元素
delegate U Converter<T, U>(T from);	把一个元素转换为另外一个，用于在两个集合之间拷贝元素

 

List<T> 提供了如下支持 Functional Programming 的方法：

 

原型	描述
int FindIndex(Predicate<T> match); int FindIndex(int index, Predicate<T> match); int FindIndex(int index, int count, Predicate<T> match);	找出第一个满足断言条件的元素的索引
int FindLastIndex(Predicate<T> match); int FindLastIndex(int index, Predicate<T> match); int FindLastIndex(int index, int count, Predicate<T> match);	找出最后一个满足断言条件的元素的索引
List<T> FindAll(Predicate<T> match);	找出所有满足断言条件的元素
Nullable<T> Find(Predicate<T> match);	找出第一个满足断言条件的元素
Nullable<T> FindLast(Predicate<T> match);	找出最后一个满足断言条件的元素
bool Exists(Predicate<T> match);	判断满足断言条件的元素是否存在
bool TrueForAll(Predicate<T> match);	判断是否所有的元素都满足断言条件
int RemoveAll(Predicate<T> match);	删除所有满足断言条件的元素，返回删除的元素数
void ForEach(Action<T> action);	类似 foreach 语句
void Sort(Comparison<T> comparison);	排序
List<U> ConvertAll(Converter<T, U> converter);	转换集合元素

 

Array 类提供了类似的支持 Functional Programming 的方法，不同之处在于它们都是类方法而非实例方法，在此限于篇幅不再列举。下面我们来看看前面那个例子换成数组的话是什么样子：

 

Contact[] contacts = ...;

string[] names = Array.ConvertAll<Contact, string>(contacts,

delegate(Contact c) { return c.Name; } );