F#运算符定义规则总结

本文将讨论的是F#运算符相关定义规则的问题，这些规则覆盖大多数开发场景。希望通过本文能对大家了解F#运算符规则有所帮助。

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#T#

F#允许开发人员定义或重载各类运算符，合理利用这一规则可以让编程变得方便，让代码更容易阅读。例如，在使用F#的MailboxProcessor的时候，我会习惯于定义一个运算符来代替显式的Post操作：

 
 
    
  
  
  1. let (>>) m (agent: MailboxProcessor<_>) = agent.Post m 
    2.

这样便可以这样发送消息：

 
 
    
  
  
  1. let agent = MailboxProcessor.Start(fun o -> async { o |> ignore });  
    2. 
  
  
  2. "hello world" >> agent 
    3.

不过，F#的运算符定义规则较为复杂，要搞清楚编译器的整体处理方式着实花费了一番功夫。比较奇怪的是，即便是《Expert F#》中对于这个话题也没有详细的叙述——更夸张的是MSDN的文档也相当马虎，甚至有代码缺失以及与试验不符情况（因为还没有正式发布？）。于是我连看带试，最终打算总结一番，作为备忘的同时也算是补充互联网资源。

运算符重载

F#中允许在global级别重载一个运算符，甚至“覆盖”原有的定义。例如，我们可以写一个Operator模块，其中只有一个“加号”的定义：

 
 
    
  
  
  1. // operator.fs  
    2. 
  
  
  2. #light  
    3. 
  
  
  3. module Operator  
    4. 
  
  
  4. let (+) (a:int) (b:int) = a * b 
    5.

我们可以在另一个模块中引入Operator模块，于是两个整数的“加法”便可以得出乘法的效果了：

 
 
    
  
  
  1. 1 + 2 |> printfn "%i" // 2 
    2.

从中也可以看出，胡乱重载运算符实在是一种没事找事的方式。因此，现在这篇文章纯粹都是在“谈技术”，所有的内容，包括示例都不代表“***实践”。

运算符的组成

在F#中，自定义运算符可以由以下字符组成：

 
 
    
  
  
  1. ! % & * + - . / < = > ? @ ^ | ~ 
    2.

目前在MSDN中，《Operator Overloading (F#)》一文写到“$”也可以作为运算符的组成，不过***的F#编译器（v1.9.7.4）中会对此作出“警告”，表示以后它将成为一个F#的保留字，不允许用作运算符。

在F#中，每个运算符不限长度。也就是说，如果您喜欢的话，完全可以定义这样的一个运算符来表示整数加法：

 
 
    
  
  
  1. let (!%&*+-./<=>?@^|~!%&*+-./<=>?@^|~) (x : int) (y : int) = x * y 
    2.

F#会将运算符编译为程序集中具体的方法，其命名遵循一定规则。不过在使用时我们并不需要关心这些。如果您对这方面的具体信息感兴趣，可以参考MSDN中《Operator Overloading (F#)》一文。

前缀与中缀运算符

前缀（prefix）运算符，表示运算符出现在运算数之前，例如“负号”便是个前缀运算符：

 
 
    
  
  
  1. let a = 1  
    2. 
  
  
  2. -a |> printfn "%i" // -1 
    3.

中缀（postfix）运算符，表示运算符出现在两个运算数之间，例如最常见的“加法”便是个中缀运算符：

 
 
    
  
  
  1. 1 + 2 |> printfn "%i" // 3 
    2.

在自定义运算符时，F#并不允许我们指定某个运算符是前缀还是中缀运算符，编译器会自动根据运算符的“首字母”来决定它是前缀还是中缀的。例如，首字母为“感叹号”的运算符便是“前缀”运算符：

 
 
    
  
  
  1. let (!+) (x:int) (y:int) = x + y 
    2.

根据这个规则，我们只能将“!+”作为前缀运算符来使用：

 
 
    
  
  
  1. 1 (!+) 2 |> printfn "%i" // 编译失败！  
    2. 
  
  
  2. !+ (!+ 1 2) 3 |> printfn "%i" // 6 
    3.

关于某个字母表示前缀还是中缀运算符，您可以参考《Operator Overloading (F#)》一文中的表格。可以发现，大部分运算符都是中缀的，而只有少数是前缀运算符。至于后缀运算符……F#并不支持后缀运算符。

F#运算符的优先级

每个运算符有其自己的优先级（precedence），优先级表示一个表达式中连续出现多个运算符时，究竟哪个运算符先生效。例如，我们都知道“先乘除后加减”：

3 + 4 * 5 |> printfn "%i" // 23那么，我们自定义的运算符优先级又如何呢？F#同样是通过运算符的首字母来决定它的优先级的，关于不同首字母的优先级高低，可以参考MSDN中《Symbol and Operator Reference (F#)》的Operator Precedence一节，它按照优先级从低到高列举所有的运算符。

例如“除号”的优先级比“加号”高，因此：

 
 
    
  
  
  1. let (+/) (x:int) (y : int) = x / y  
    2. 
  
  
  2. let (/+) (x:int) (y : int) = x + y  
    3. 
  
  
  3. 4 + 4 / 2 |> printfn "%i" // 6  
    4. 
  
  
  4. 4 /+ 4 +/ 2 |> printfn "%i" // 4 
    5.

值得注意的是，如果两个运算符的首字母相同，则F#便认为两个运算符的优先级相同，而不在比较它们后续字符的优先级高低。不过在优先级的判定中有个特例，那就是“点”，它并不参与优先级的比较中，此时便以后面的字符为准了：

 
 
    
  
  
  1. let (.+) (x:int) (y:int) = x + y  
    2. 
  
  
  2. let (..*) (x:int) (y:int) = x * y  
    3. 
  
  
  3. // 仍然是“先乘除后加减”  
    4. 
  
  
  4. 3 .+ 4 ..* 5 |> printfn "%i" // 23  
    5. 
  
  
  5. 3 ..* 4 .+ 5 |> printfn "%i" // 17 
    6.

当然，括号可以改变运算符的优先级，这点再正常不过了。还有一点，便是“转发”操作（即本文代码中出现的“|>”），它以“|”作为首字母。根据规则，它的优先级是很低的（在自定义运算符中是***的）。因此，无论我们左侧的表达式中使用了什么样的运算符，都是***才进行“转发”操作。

运算符的相关性

每个运算符都有其相关性（associativity）。相关性的作用是，一旦一个表达式中连续出现优先级相同的运算符，那么它们究竟是从左向右计算（左相关），还是从右向左计算（右相关）。
例如，最普通的“除号”便是左相关的：

 
 
    
  
  
  1. 4 / 2 / 2 |> printfn "%i" // 1 
    2.

而List操作的“连接符”（连接单个元素与一个列表）便是右相关的：

 
 
    
  
  
  1. 1 :: 2 :: 3 :: [] |> printfn "%A" // [1; 2; 3] 
    2.

在F#中，运算符的相关性也是由首字母决定的，您可以在MSDN中《Symbol and Operator Reference (F#)》的Operator Precedence一节查到所有字符的相关性。

例如，“大于号”是左相关的，因此：

 
 
    
  
  
  1. let (>+) (x:int) (y:int) = x + y  
    2. 
  
  
  2. let (>*) (x:int) (y:int) = x * y  
    3. 
  
  
  3. 3 >+ 4 >* 5 |> printfn "%i" // 35  
    4. 
  
  
  4. 3 >* 4 >+ 5 |> printfn "%i" // 17而“^”是右相关的：  
    5. 
  
  
  5. let (^+) (x:int) (y:int) = x + y  
    6. 
  
  
  6. let (^*) (x:int) (y:int) = x * y  
    7. 
  
  
  7. 3 ^+ 4 ^* 5 |> printfn "%i" // 23  
    8. 
  
  
  8. 3 ^* 4 ^+ 5 |> printfn "%i" // 27 
    9.

自然，括号可以改变运算符的相关性。

一元运算符

之前我们讨论的大都是二元运算符（即需要两个运算数），不过有一个字符比较特殊，它便是“~”，我们可以利用它来定义一个“一元运算符”：

 
 
    
  
  
  1. let (~-) (x:int) = x + 1  
    2. 
  
  
  2. let a = 1  
    3. 
  
  
  3. -a |> printfn "%i" // 2 
    4.

这效果是不是很神奇？因此，如果您要重载现有的运算符，请一定三思而后行。

为类型定义运算符

之前我们一直在讨论“全局”级别的运算符。事实上，运算符也可以定义在某个类型内部。例如：

 
 
    
  
  
  1. // 定义  
    2. 
  
  
  2. type Rational(numer, denom) =  
    3. 
  
  
  3.  
    4. 
  
  
  4.     member r.Numer = numer  
    5. 
  
  
  5.     member r.Denom = denom  
    6. 
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  7.     static member (-) (x:Rational, y:Rational) =  
    8. 
  
  
  8.         let n = x.Numer * y.Denom - y.Numer * x.Denom  
    9. 
  
  
  9.         let d = x.Denom * y.Denom  
    10. 
  
  
  10.         new Rational(n, d)  
    11. 
  
  
  11.  
    12. 
  
  
  12.     static member (~-) (v:Rational) = new Rational(-v.Numer, v.Denom)  
    13. 
  
  
  13.  
    14. 
  
  
  14. // 使用  
    15. 
  
  
  15. let r1 = new Rational(1, 2)  
    16. 
  
  
  16. let r2 = new Rational(2, 3)  
    17. 
  
  
  17. let r3 = r1 - r2  
    18. 
  
  
  18. let r4 = -r1 
    19.

至于运算符的优先级、相关性等性质，都与上文描述的保持一致。

网站标题：F#运算符定义规则总结
标题链接：http://www.36103.cn/qtweb/news44/1044.html

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