F# 闭包中的可变变量答案

【问题标题】：Mutable variables in closures in F#F# 闭包中的可变变量
【发布时间】：2012-06-08 10:40:24
【问题描述】：

我正在尝试从 java do F# 中移植一些代码，以在给定点周围生成多维点网格。我想出了这个：

let gridGenerator midpoint stepSize steps = 
    seq {
        let n = Array.length midpoint
        let direction = Array.create n -steps
        let mutable lastIndex = n-1
        while lastIndex>=0 do
            let next = midpoint |> Array.mapi (fun i x -> x+ direction.[i]*stepSize)
            while lastIndex>=0 && direction.[lastIndex]=steps do 
                direction.[lastIndex]<- (-steps)
                lastIndex<-lastIndex-1;        
            if lastIndex>=0 then
                direction.[lastIndex]<-direction.[lastIndex]+1;
                lastIndex <- n-1;
            yield next;
    }

除了这段代码非常必要（我会很感激如何修复它的提示），我得到一个编译错误：

Program.fs(18,15)：错误 FS0407：可变变量“lastIndex”的使用方式无效。可变变量不能被闭包捕获。考虑通过“ref”和“！”消除这种突变的使用或使用堆分配的可变参考单元。

如何解决此错误？如何让它更实用？

示例：对于中点 [|0.0, 1.0|]，步长 0.5 和步长 1 我期望（实际上以任何顺序）

seq{[|-0.5, 0.5|], [|-0.5, 1.0|], [|-0.5, 1.5|], [|0.0, 0.5|], [|0.0, 1.0|], [|0.0, 1.5|], [|0.5, 0.5|], [|0.5, 1.0|], [|0.5, 1.5|]}

还请注意，这将执行多次，因此性能至关重要。

【问题讨论】：

“可变变量不能被闭包捕获。” F# 的严肃设计 WTF。
错误信息告诉你该怎么做：使用ref。
@leppie - 这避免了 C# 中可能发生的一整类微妙的错误 - 例如参见 eric lipperts blog
@leppie 如果您不需要手动操作，为什么不用 C++ 编写代码？更好的是汇编代码——那里没有手持。
@leppie，有关设计原理，请参阅 lorgonblog.wordpress.com/2008/11/12/…。

标签： f#

【解决方案1】：

let gridGenerator midpoint stepSize steps =
    seq {
        let n = Array.length midpoint
        let direction = Array.create n -steps
        let lastIndex = ref (n - 1)
        while !lastIndex >= 0 do
            let next = midpoint |> Array.mapi (fun i x -> x + direction.[i] * stepSize)
            while !lastIndex >= 0 && direction.[!lastIndex] = steps do
                direction.[!lastIndex] <- -steps
                decr lastIndex
            if !lastIndex >= 0 then
                direction.[!lastIndex] <- direction.[!lastIndex] + 1
                lastIndex := n - 1
            yield next
    }

ref 非常适合此类用途，并且不被视为可变变量（因为它们不是）。

【讨论】：

所以ref 只是一个盒子（在功能术语中）？
编译。但是为什么它到处都有类型 int 呢？我认为 F# 应该能够泛化类型，而不是猜测 int？
0 和 1 的类型为 int，默认的 decr 函数也仅适用于 int 的类型。我还认为数组索引必须是整数（.NET 框架设计中的一个错误）。

【解决方案2】：

这是一种更实用的方法：

let rec gridGenerator midpoint stepSize steps =
    match midpoint with
    | [] -> Seq.singleton []
    | p::point ->
        seq {
            for d in - stepSize * steps .. stepSize .. stepSize * steps do
                for q in gridGenerator point stepSize steps do
                    yield (p + d) :: q
        }

还有签名：

val gridGenerator : int list -> int -> int -> seq<int list>

如果您重复使用结果，请记住将其缓存或转换（为数组或列表）。

【讨论】：

【解决方案3】：

现在你可以只使用 F# 4，它没有这样的限制。

【讨论】：