如果 SML.NET 有函子，为什么 F# 不能？

Question

这个问题从

开始

1. 我将 L. C. PAULSON 的 "ML for the Working Programmer" (WorldCat) 翻译成 F#，其中使用函子作为示例。
2. 最终希望翻译 Chris Okasaki 使用函子的“Purely Functional Data Structures”(WorldCat)。
3. 阅读 Andrea Asperti 和 Giuseppe Longo 的“CATEGORIES TYPES AND STRUCTURES - An Introduction to Category Theory for the working computer scientist” (WorldCat)。
4. 没有完全理解，主要是范畴论。

SML.NET 可以做仿函数并使用 Microsoft .NET。
* 参见：SML.NET User Guide Section 4.8.2 类类型和函子？

由于 Microsoft .NET 中的某些限制，我一直看到 F# 无法执行真正的函子。
* Can ML functors be fully encoded in .NET (C#/F#)?
* Any workaround for functor?

如果 SML.NET 可以在 .NET 上做仿函数，那么为什么 F# 不能呢？ SML.NET 做了哪些 F# 做不到的事情？

我从范畴论中了解的函子越多，我就越能看到它们的美妙之处，并希望在 F# 中使用它们。

编辑

为了更好地理解范畴论和函数式编程之间的关系，请参阅Q&ACS:StackExchange。

Answer 1

.NET 没有阻止函子在 F# 中实现的基本限制。诚然，它们不能直接在 .NET 元数据中表示，但其他 F# 语言功能（如联合类型）也不能。带有仿函数的语言（例如，标准 ML、OCaml）的编译器有一个名为 defunctorize 的传递；它就像 C++ 模板扩展一样工作，因为它通过将仿函数专门化为普通模块来“扁平化”它们。

F# 编译器可以做同样的事情，但你不得不问：这将如何暴露给其他 .NET 语言？由于仿函数不能在 .NET 类型系统中直接编码，因此您需要想出一些方法来表示它们；如果这种表示很难/不可能从 C# 或 VB.NET 中使用，那么包含 F# 函子是否仍然有意义？ F# 成功的一个重要部分在于它能够轻松地与 C# 和 VB.NET 互操作（双向）。

编辑：不要误会我的意思——我很想在 F# 中使用仿函数，它们对于处理一些目前很痛苦和/或没有它们就无法实现的情况非常有用。我只是指出该语言还没有（也许永远不会）有函子的主要原因是互操作问题没有得到解决。元数据编码问题实际上是最简单的部分。

编辑 2：MLton 的 defunctorize 传递代码：defunctorize.fun

更新：我想到了如何在 .NET 类型系统中实际表达函子，所以我做了一个小实验。它不漂亮，但它有效——所以现在我们知道 F# 有朝一日可以支持函子至少是合理的。实际上，您在我的实验代码中看到的复杂性都将被编译器/语言隐藏。想看的话：experimental-functors