F#：微軟的下一代重量級語言

F#：微軟的下一代重量級語言

文 / 蔡學鏞

微軟從2002年開始研發F#，2005年推出第一個版本，而2008年的現在，F#已經接近成熟。2007年底，微軟宣布將F#從研究室的專案轉移到產品部門，進入產品化的階段。在下一個版本的Visual Studio中，F#將會成為正式的一員，和C#、Visual Basic平起平坐。目前，F#也已經和Visual Studio做了初步的整合。

一個新語言的誕生，自然有它的時代背景，對F#來說，自然是函數式編程（FP，Functional Programming）的因素。我已經在許多文章提到FP對現在IT環境的重要性，請自行上網查詢閱讀這些文章，我不在此重複敘述。

事實上，除了具備FP的能力，F#在Imperative Programming與OOP（物件導向編程）方面的能力，也是不打折的。因此，利用F#寫程式，可以享有高度的自由，想用什麼樣的paradigm，你可以自己作主。但如果完全不使用FP，那麼使用F#的意義不大，不如回頭使用C#。

雖然F#比其他FP語言（Haskell、Erlang、Common Lisp）似乎更好學（因為語法比較不奇怪），但是一般人要善用F#並不容易，主要是FP的Paradigm和我們慣用的OOP與Imperative Programming不同。因此，熟悉F#的過程中，一開始最好強迫自己只用FP的方式寫F#程式，不要用到OOP和Imperative Programming。

FP編程常用到的技巧包括了下面八點：Higher-Order Function、Currying、Lazy Evaluation、Continuations、Pattern Matching、Closure、List Processing、Meta-Programming。令人驚訝地，F#對這八點的支援都相當不錯。許多FP語言在這些方面可能還比不上F#完整。一開始寫F#程式，盡量多用這些技巧，寧可矯枉過正，這是學習的必經階段。

我認為，想要開始習慣用F#寫FP程式，你可以開始做下面的事：

1. 將Object為主的程式碼轉回Procedure的方式：將Object化成Record，將Method轉成Function，將this（或self）當作Function的參數，把Function集中放到Module（模組）。
   
2. 將程式中用到迴圈的地方，盡量轉成遞迴（Recursion）。先不要管執行效率的問題。
   
3. 將程式中用到if/else或switch/case的地方，改用Pattern Matching（模式比對）。
   

只要做到上述這三件事，你的F#程式會具有濃濃的FP風味。

F#由於是建構在.NET平台上，所以當然和.NET有天衣無縫的整合。事實上，F#所提供的互動式環境，對於學習.NET API來說，是相當不錯的工具，比PowerShell更適合程式員使用。

由於F#的開發相當早（2002年），且F#比較是屬於靜態的語言，而不是動態的語言，所以目前F#並沒有以.NET的DLR（Dynamic Language Runtime）為平台。未來F#會不會搬到DLR上頭？情況還不明朗。

以往用FP開發的系統多以科學和財務為主，現在有了F#和.NET，應該可以為FP打開更廣的應用領域。我相信，漸漸地會有人改用F#寫.NET的各種應用（ASP.NET、GUI、LINQ）。

F#也是一種Language-Oriented Programming（語言導向編程）的語言。所謂的「語言導向編程」，就是Meta-Programming，也就是「可以建立自己的DSL」。我寫過一篇關於「GPL & DSL」的文章，但是這篇文章並未得到太多讀者的注意，顯然大家並沒有意識到Meta-Programming的重要性，相當可惜。

F#對於Meta-Programming的支援相當好，有多種方式可以實作出DSL。有了F#，你不需要用到ANTLR這樣的外部工具，也可以建立自己的DSL。

如果你現在就想學習F#的話，要特別注意。目前F#的文件寫得並不好，不完整、未更新、且凌亂。想透過閱讀官方的線上資料來學習F#，能學會F#的機會不高。必須讀APress出版的Expert F#這本書。此書作者之一Don Syme是F#計畫的負責人。

雖然目前文件上有缺失，但是因為F#已經轉移到產品部門，所以我相信再不用多久，這些問題就會逐漸解決。

雖然F#已經推出三年，但是過去僅算是實驗室的專案，並不是商品，所以在Tiobe排行榜上面並沒有特別好的表現。在商品化之後，應該就會改善。在Tiobe排行榜中，F#併入ML中，而目前ML在排行榜中是39。未來這幾年，勢必會漸漸逼近20名。

整體來說，F#是很不錯的語言，熟悉F#之後應該可以提升軟體開發的生產力。身為微軟.NET家族的唯一FP語言，F#的地位相當特殊而重要。以F#的先進與方便，未來「說不定」會成為C#的強大競爭對手。有人甚至認為，使用過F#之後，就不會想用其他.NET語言了。這是真的...至少對我來說是如此。