我是一名学生，目前正在使用 F# 学习功能响应式范式。这对我来说是全新的观点。昨天我学习了使用这种范例创建一个简单的乒乓球游戏。到目前为止，我掌握的想法是：我们认为价值是时间的函数。就其纯粹的形式而言，它是无国籍的。但是，我需要记住球（或状态）的位置。所以我总是把球的当前位置作为全局函数的参数传进去。
如果我们谈论稍微复杂一点的游戏，比如 Space Invaders，我们有很多状态（外星人的位置、外星人当前的 HP、剩余的炸弹数量等）
有没有一种优雅/最好的方法来解决这个问题？我们总是将状态存储在顶层吗？是否应将所有当前状态作为全局函数的附加输入参数给出？
任何人都可以使用 F# 上的简单示例来解释这一点吗？ 非常感谢。
【问题讨论】：
标签： f# functional-programming state frp
我对 F# 下的响应式编程没有任何经验，但是纯函数系统中的全局状态问题很常见，并且有一个相当优雅的解决方案：Monads。
虽然 monad 本身主要在 Haskell 中使用，但基本概念在 F# 中作为 computation expressions 使用。
这个想法是你实际上并没有改变状态，而只是描述状态的转换，即如何产生新的状态。状态本身可以完全隐藏在程序中。通过使用特殊的 monadic 语法，您几乎可以强制编写纯粹但有状态的程序。
从this source 获取（修改）实现，State monad 可能如下所示
let (>>=) x f =
(fun s0 ->
let a,s = x s0
f a s)
let returnS a = (fun s -> a, s)
type StateBuilder() =
member m.Delay(f) = f()
member m.Bind(x, f) = x >>= f
member m.Return a = returnS a
member m.ReturnFrom(f) = f
let state = new StateBuilder()
let getState = (fun s -> s, s)
let setState s = (fun _ -> (),s)
let runState m s = m s |> fst
让我们举个例子：我们想编写一个函数，在继续进行时可以将值写入日志（只是一个列表）。因此我们定义
let writeLog x = state {
let! oldLog = getState // Notice the ! for monadic computations (i.e. where the state is involved)
do! setState (oldLog @ [x]) // Set new state
return () // Just return (), we only update the state
}
在state 中，我们现在可以在命令式语法中使用它，而无需手动处理日志列表。
let test = state {
let k = 42
do! writeLog k // It's just that - no log list we had to handle explicitly
let b = 2 * k
do! writeLog b
return "Blub"
}
let (result, finalState) = test [] // Run the stateful computation (starting with an empty list)
printfn "Result: %A\nState: %A" result finalState
不过，这里的一切都是纯粹的功能；）
【讨论】：
Tomas 提供了nice talk 关于 F# 中的响应式编程的信息。许多概念应该适用于您的案例。
【讨论】：
制作 FRP 的方法不止一种，而且它是一个活跃的研究领域。什么是最好的很大程度上取决于事物如何相互作用的细节，未来可能会出现新的更好的技术。
从广义上讲，这个想法是让行为成为时间的函数，而不是普通的价值观（如你所说）。行为可以根据其他行为来定义，并且可以定义为在特定事件发生时在其他行为之间交换。
在您的示例中，您通常不需要通过参数记住球的位置（但对于某些类型的 FRP，您可能会这样做）。相反，你可以有一个行为：ballPos : time -> (float * float)
这可能具有全局范围，或者对于更大的程序，最好有一个本地范围，在该范围内使用它。
随着事情变得越来越复杂，您将以越来越复杂的方式定义行为，依赖于其他行为和事件 - 包括在不同 FRP 框架中以不同方式处理的递归依赖项。在 F# 中，对于递归依赖项，我希望您需要一个 let rec 包括所有涉及的行为。这些仍然可以组织成结构 - 在顶层你可能有：
type alienInfo = { pos : float*float; hp : float }
type playerInfo = { pos : float*float; bombs : int }
let rec aliens : time -> alienInfo array = // You might want laziness here.
let behaviours = [| for n in 1..numAliens ->
(alienPos player n, alienHP player n) |]
fun t -> [| for (posBeh, hpBeh) in behaviours ->
{pos=posBeh t; hp=hpBeh t} |] // You might want laziness here.
and player : time -> playerInfo = fun t ->
{ pos=playerPos aliens t; bombs=playerBombs aliens t}
然后可以定义alienPos，alienHP的行为，依赖玩家，playerPos，playerBombs可以定义依赖外星人。
无论如何，如果您能提供更多关于您正在使用哪种 FRP 的详细信息，那么提供更具体的建议会更容易。 （如果您想了解哪种类型的建议 - 我个人建议阅读：http://conal.net/papers/push-pull-frp/push-pull-frp.pdf）
【讨论】：
也许你会想看看FsReactive。
【讨论】：
Elm 是现代 FRP 实现。对于在 Space Invaders 等游戏中普遍存在的动态集合建模，它包含一个基于箭头 FRP 概念的Automaton library。你一定要看看。
【讨论】：