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使用F#中的度量单位保障数据类型安全

F#中的度量单位使得给基本数据类型添加类型信息变为可能。这将会降低单位不匹配的可能性,增加更多的安全性,例如在预期单位为毫秒的情况下调用秒。虽然可以使用类来处理度量单位不匹配,在语言中直接内置功能可以使代码变得更加简洁。

F#中的度量单位可用来给任何与其他类型相关的值,增加 类型安全性 。以下的代码展示了不同类型值的计算:

[<Measure>] type dollar [<Measure>] type pound [<Measure>] type hour [<Measure>] type week [<Measure>] type year  let hoursBilledPerWeek = 32.0<hour/week> let weeksWorkedPerYear = 47.0<week/year> let dollarsPerHour = 100.0<dollar/hour> let exchangeRate = 1.45<dollar/pound>  let poundsPerYear = dollarsPerHour * hoursBilledPerWeek * weeksWorkedPerYear / exchangeRate // the value and type of poundsPerYear is: float<pound/year> = 103724.1379 

一些APIs也可以受益于度量单位。它可以隔离一些类型的错误,例如将错误的度量单位作为参数传递。例如说Thread.Sleep(10)这个例子中,函数接收了一个整型参数,这个单元在之前的代码中进行过定义。使用度量单位,方法被封装之后就能提供更严密的API:

let sleep (time : int<ms>) = Thread.Sleep(time / 1<ms>) sleep 10<ms> 

由于上面所定义的是毫秒单位,所以调用10秒sleep就会发生编译错误:

Error Type mismatch. Expecting a     int<ms>     but given a     int<s>  

时间的单位经常需要转换。在一个公式内使用乘除法就可以完成转换。转换可以使用 静态成员 完成,如下面的代码所示:

[<Measure>] type ft [<Measure>] type inch = static member perFoot = 12.0<inch/ft>  let inches = 1.0<ft> * inch.perFoot; 

处理物理问题的应用程序会需要表示一些复杂的单位,比如说牛顿。下面的例子展示了如何使用 复合度量单位 ,组合几个简单的单位:

let distance = 1.0<m>     let time = 2.0<sec>     let speed = 2.0<m/sec>     let acceleration = 2.0<m/sec^2>     let force = 5.0<kg m/sec^2>    

需要附加说明的是,F#的度量单位不能作为公共API在其他.NET语言,例如C#中调用。这是因为度量单位不在CLR中,它们是作为语言结构被存储在程序集元数据中的。

查看英文原文: Type Satety for Numerics in F# Using Units of Measure

感谢张龙对本文的审校。

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