Смущение относительно котировок F # и соответствия шаблонов в метапрограммах

Ответ 1

1- Я действительно запутался в применении F # Quotation и Pattern on Meta Programming, предложите какой-то способ приблизиться к этой концепции в F #.

Механизм цитат позволяет вставлять код в ваш код и преобразовывать этот код из источника, который вы предоставляете, в структуру данных, которая представляет его. Например, следующее дает вам структуру данных, представляющую выражение F # 1+2:

> <@ 1+2 @>;;
val it : Quotations.Expr<int> =
  Call (None, Int32 op_Addition[Int32,Int32,Int32](Int32, Int32),
      [Value (1), Value (2)])
    {CustomAttributes = [NewTuple (Value ("DebugRange"),
          NewTuple (Value ("stdin"), Value (3), Value (3), Value (3), Value (6)))];
     Raw = ...;
     Type = System.Int32;}

Затем вы можете взломать эту структуру данных, чтобы применить преобразования к вашему коду, например, перевести его с F # на Javascript, чтобы запустить его на стороне клиента практически в любом браузере.

2- Можете ли вы показать мне какое-то реальное применение котировок F # и шаблона в метапрограмме?

Механизм цитат F # чрезвычайно ограничен по функциональности по сравнению с механизмами котировок таких языков, как OCaml и Lisp, до такой степени, что мне интересно, почему это было когда-либо добавлено. Более того, хотя компилятор .NET Framework и F # предоставляет все необходимое для компиляции и выполнения цитируемого кода на полной скорости, механизм оценки цитируемого кода на несколько порядков медленнее, чем реальный код F #, который, опять же, делает его практически бесполезным. Следовательно, я не знаком с какими-либо реальными приложениями, описанными выше Websharper.

Например, вы можете процитировать только некоторые выражения в F #, а не другие коды, такие как определения типов:

> <@ type t = Int of int @>;;

  <@ type t = Int of int @>;;
  ---^^^^

C:\Users\Jon\AppData\Local\Temp\stdin(4,4): error FS0010: Unexpected keyword 'type' in quotation literal

Большинство механизмов котировки позволяют вам котировать любой допустимый код вообще. Например, механизм цитирования OCaml может цитировать определение типа, которое F # просто зашифровано:

$ ledit ocaml dynlink.cma camlp4oof.cma
        Objective Caml version 3.12.0

        Camlp4 Parsing version 3.12.0

# open Camlp4.PreCast;;

# let _loc = Loc.ghost;;
val _loc : Camlp4.PreCast.Loc.t = <abstr>

# <:expr< 1+2 >>;;
- : Camlp4.PreCast.Ast.expr =
Camlp4.PreCast.Ast.ExApp (<abstr>,
  Camlp4.PreCast.Ast.ExApp (<abstr>,
  Camlp4.PreCast.Ast.ExId (<abstr>, Camlp4.PreCast.Ast.IdLid (<abstr>, "+")),
  Camlp4.PreCast.Ast.ExInt (<abstr>, "1")),
  Camlp4.PreCast.Ast.ExInt (<abstr>, "2"))

# <:str_item< type t = Int of int >>;;
- : Camlp4.PreCast.Ast.str_item =
Camlp4.PreCast.Ast.StSem (<abstr>,
  Camlp4.PreCast.Ast.StTyp (<abstr>,
  Camlp4.PreCast.Ast.TyDcl (<abstr>, "t", [],
    Camlp4.PreCast.Ast.TySum (<abstr>,
    Camlp4.PreCast.Ast.TyOf (<abstr>,
      Camlp4.PreCast.Ast.TyId (<abstr>,
      Camlp4.PreCast.Ast.IdUid (<abstr>, "Int")),
      Camlp4.PreCast.Ast.TyId (<abstr>,
      Camlp4.PreCast.Ast.IdLid (<abstr>, "int")))),
    [])),
  Camlp4.PreCast.Ast.StNil <abstr>)

FWIW, вот пример в Common Lisp:

$ sbcl
This is SBCL 1.0.29.11.debian, an implementation of ANSI Common Lisp.
More information about SBCL is available at <http://www.sbcl.org/>.

SBCL is free software, provided as is, with absolutely no warranty.
It is mostly in the public domain; some portions are provided under
BSD-style licenses.  See the CREDITS and COPYING files in the
distribution for more information.
* '(+ 1 2)

(+ 1 2)

Метапрограммирование - это одно приложение, в котором сопоставление шаблонов может быть чрезвычайно полезным, но сопоставление с образцом является универсальной языковой функцией. Вы можете оценить мою статью из Преимущества OCaml о минимальном интерпретаторе. В частности, обратите внимание на то, как простое совпадение шаблонов позволяет ему воздействовать на каждый из выражений вида:

> let rec eval vars = function
    | EApply(func, arg) ->
        match eval vars func, eval vars arg with
        | VClosure(var, vars, body), arg -> eval ((var, arg) :: vars) body
        | _ -> invalid_arg "Attempt to apply a non-function value"
    | EAdd(e1, e2) -> VInt (int(eval vars e1) + int(eval vars e2))
    | EMul(e1, e2) -> VInt (int(eval vars e1) * int(eval vars e2))
    | EEqual(e1, e2) -> VBool (eval vars e1 = eval vars e2)
    | EIf(p, t, f) -> eval vars (if bool (eval vars p) then t else f)
    | EInt i -> VInt i
    | ELetRec(var, arg, body, rest) ->
        let rec vars = (var, VClosure(arg, vars, body)) :: vars in
        eval vars rest
    | EVar s -> List.assoc s vars;;
val eval : (string * value) list -> expr -> value = <fun>

Эта статья OCaml была использована в качестве основы для статьи F #.NET Journal "Языковое программирование: переводчик уровня" (31 декабря 2007 г.).

3 Некоторые ребята сказали, что он может даже сделать другой язык, например IronScheme, по F #, так ли?

Да, вы можете писать компиляторы в F #. Фактически, F # получается из семейства языков, которые были специально разработаны для метапрограммирования, так называемого семейства MetaLanguages ​​(ML).

В статье "Генерация кода времени выполнения с использованием System.Reflection.Emit" (31 августа 2008 г.) из журнала F #.NET описана проектирование и внедрение простого компилятора для минимального языка Brainf * ck. Вы можете расширить его, чтобы реализовать более сложные языки, такие как Scheme. Действительно, компилятор F # в основном записывается в самом F #.

В соответствующей заметке я только что закончил проект, пишущий высокопроизводительный код сериализации, который использовал отражение для использования типов F # в проекте, а затем выплевывал код F # для сериализации и десериализации значений этих типов

Ответ 2

Котировки F # позволяют вам отметить часть кода F # и получить представление исходного кода. Это указано в WebSharper (см., Например, этот учебник), чтобы перевести код F # на JavaScript. Другим примером является поддержка F # для LINQ, где код, помеченный как <@ ... @>, переводится в SQL:

let res = <@ for p in db.Products 
               if p.IsVisible then yield p.Name @> |> query

Соответствие шаблону - это просто очень мощная языковая конструкция, но она не более таинственна, чем, например, if. Идея состоит в том, что вы можете сопоставить значение с шаблонами, и программа выберет первую соответствующую ветку. Это мощно, потому что шаблоны могут быть вложенными и поэтому вы можете использовать его для обработки различных сложных структур данных или реализации обработки символов:

match expr with
| Multiply(Constant 0, _) | Multiply(_, Constant 0) -> 0
| Multiply(expr1, expr2) -> (eval expr1) * (eval expr2)
// (other patterns)

Например, здесь мы используем сопоставление шаблонов для оценки некоторого представления числового выражения. Первый шаблон - это оптимизация, которая касается случаев, когда один аргумент умножения равен 0.

Написание языков. Вы можете использовать F # (как и любой другой язык общего назначения) для написания компиляторов и инструментов для других языков. В F # это легко, потому что в нем есть инструменты для генерации лексеров и парсеров. См. Например это введение.