F# 入门教程

F# 是什么，谁在用

F# 由微软研究院的 Don Syme 设计，如今是开源语言，由微软和 F# Software Foundation 社区共同维护。它属于 ML 语言家族（与 OCaml 类似），运行在 Windows、macOS 和 Linux 上的 .NET 之上。

团队用 F# 做金融建模、数据分析、业务领域密集的逻辑、Web 后端和脚本。因为它与 C# 编译成同样的 .NET 中间语言，F# 项目可以使用任何 NuGet 包，也可以被 C# 代码调用。

安装 F# 并运行 Hello, world

从微软官网安装 .NET SDK。F# 已包含在内，无需单独安装。做快速实验时，写一个扩展名为 .fsx 的脚本文件，用 F# Interactive（dotnet fsi）运行。

// hello.fsx
printfn "Hello, world!"

dotnet fsi hello.fsx
# Hello, world!
dotnet new console -lang "F#" -o HelloApp
cd HelloApp
dotnet run

第二组命令会创建带 .fsproj 文件和 Program.fs 的完整控制台项目。在项目中，.fsproj 里列出的文件顺序很重要：一个文件只能使用排在它前面的文件中的代码。

值与基本类型

let 把名字绑定到值。绑定默认不可变，除非你标记为 mutable，此时要用 <- 而不是 = 来修改。

let name = "Ana"
let age = 30
let mutable count = 0
count <- count + 1
printfn "%s is %d, count = %d" name age count
// Ana is 30, count = 1
let total = float age + 0.5   // explicit conversion needed

F# 从不隐式转换数字：1 + 2.0 是编译错误。请用 float、int、string 等函数转换。

控制流与函数

if 是返回值的表达式，所以两个分支必须是同一类型。循环（for、while）是有的，但大多数代码改用集合函数。

let sign n =
    if n > 0 then "positive"
    elif n < 0 then "negative"
    else "zero"
for i in 1 .. 3 do
    printfn "%d squared is %d" i (i * i)
let add x y = x + y          // int -> int -> int
let add5 = add 5             // partial application
printfn "%d" (add5 10)       // 15
let square = fun x -> x * x
[1; 2; 3; 4]
|> List.filter (fun x -> x % 2 = 0)
|> List.map square
|> printfn "%A"              // [4; 16]

参数用空格分隔，不用逗号。每个函数一次接收一个参数（柯里化），所以 add 5 会返回一个新函数。管道运算符 x |> f 等价于 f x，让你能从上到下书写数据转换。缩进是有语义的：函数或循环的主体必须缩进在它下面。

集合、记录与 Option

type Person = { Name: string; Age: int }
let ana = { Name = "Ana"; Age = 30 }
let older = { ana with Age = 31 }       // copy with one change
let people = [ ana; { Name = "Ben"; Age = 17 } ]
let adult = people |> List.tryFind (fun p -> p.Age >= 18)
match adult with
| Some p -> printfn "First adult: %s" p.Name
| None -> printfn "No adults"
// First adult: Ana

记录是带命名字段、按结构判断相等的不可变类型。F# 自己的类型没有 null；缺失的值用 Option 表示：Some value 或 None。List.tryFind 这样的函数返回 option，编译器会强制你处理两种情况。

标志性特性：可辨识联合与模式匹配

可辨识联合描述的值恰好是若干具名分支中的一个，每个分支各带自己的数据。match 检查各个分支，如果你漏了一个，编译器会发出警告。

type Shape =
    | Circle of radius: float
    | Rectangle of width: float * height: float
let area shape =
    match shape with
    | Circle r -> System.Math.PI * r * r
    | Rectangle (w, h) -> w * h
[ Circle 1.0; Rectangle (2.0, 3.0) ]
|> List.map area
|> List.iter (printfn "%.2f")
// 3.14
// 6.00

其他知名特性还有类型推断（很少需要写类型标注）、度量单位（float<m> 不能与 float<s> 相加），以及用于异步代码的计算表达式，如 task { ... } 和 async { ... }。

错误处理

对于预期内的失败，地道的 F# 会返回 Result：Ok value 或 Error info。对于意外失败，可以使用 .NET 异常，即 try ... with、failwith 和 raise。

let parseAge (s: string) =
    match System.Int32.TryParse(s) with
    | true, n when n >= 0 -> Ok n
    | true, _ -> Error "Age must not be negative"
    | false, _ -> Error "Not a number"
match parseAge "abc" with
| Ok n -> printfn "Age %d" n
| Error msg -> printfn "Error: %s" msg
// Error: Not a number
let safeDivide a b =
    try Some (a / b)
    with :? System.DivideByZeroException -> None
printfn "%A" (safeDivide 10 0)   // None

在 .NET 中 TryParse 有一个 out 参数；F# 把它转成元组 (success, value)，可以直接对它做匹配。

一个完整的小程序：词频统计

let text = "the cat and the hat and the bat"
text.Split(' ')
|> Array.countBy id
|> Array.sortByDescending snd
|> Array.truncate 2
|> Array.iter (fun (word, n) -> printfn "%s %d" word n)
// the 3
// and 2

Array.countBy id 把相同的单词分组，返回 (word, count) 对；snd 取每一对的第二个元素用于排序；最后用解构元组的 lambda 打印结果。

接下来读什么

• Microsoft Learn：F# 文档，包括“Tour of F#”和语言参考。
• 在 dotnet fsi 中练习，可以粘贴代码并立即看到结果；输入以 ;; 结束。
• 学习 List、Array、Seq、Option 和 Result 模块；日常代码大多由它们构成。
• 基础熟练之后，看看 NuGet 上的 F# Web 框架和库。