C#2.0之殇，以及函数式编程的未来

似乎还有不少项目在用C#2.0，但是C#2.0的生产力实在不如C#3.0——如果您不信，那么一会儿就会意识到这一点。有朋友认为语言能力不重要，有了好用的框架/类库也可以有很高的生产力。所以这篇文章，我们就设法使用“类库”来弥补C#2.0的缺陷。

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但是，我们真做的到吗？

C#2.0之殇

C#2.0较C#1.0来说是一个突破，其中引入了泛型，以及匿名方法等新特性。如果前者还可以说是平台的增强，而语言只是个“辅助”的话，而后者则百分之一百是编译器的魔法了。别小看这个特性，它为C#3.0的高生产力踏出了坚实的一步——不过还是差了很多。例如，我们有一个要求：“把一个字符串数组中的元素转化为整数，再将其中的偶数放入一个List< int>容器中”。如果是C#3.0，这是再简单不过的功能：

 
 
 
      
  
  
  1. string[]strArray={"1","2","3","4"};  
    2.   
  
  
  2. vareven=strArray.Select(s=>Int32.Parse(s)).Where(i=>i%2==0).ToList();  
    3.

那么对于C#2.0（当然对于C#1.0也一样），代码又该怎么写呢？

 
 
 
      
  
  
  1. List< int>even=newList< int>();  
    2.   
  
  
  2. foreach(stringsinstrArray)  
    3.   
  
  
  3. {  
    4.   
  
  
  4. inti=Int32.Parse(s);  
    5.   
  
  
  5. if(i%2==0)  
    6.   
  
  
  6. {  
    7.   
  
  
  7. even.Add(i);  
    8.   
  
  
  8. }  
    9.   
  
  
  9. }  
    10.

有人说函数式编程有什么用，C#3.0就是个很好的证明。C#3.0中引入了Lambda表达式，增强了在语言中构造匿名方法的能力——这是一个语言中函数式编程特性的必备条件。C#3.0的实现与C#2.0相比，可读性高，可以直接看出转化、过滤，以及构造容器的过程和标准。由于语言能力的增强，程序的表现能力得到了很大的提高，在很多时候，我们可以省去将一些代码提取为独立方法的必要。当然，即使您将其提取为额外的方法，C#3.0也可以让您写出更少的代码。

如果您觉得以上代码的差距还不是过于明显的话——那么以下功能呢？

 
 
 
      
  
  
  1. int[]intArray={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};  
    2.   
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  3. //所有偶数的平均数  
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5. varevenAverage=intArray.Where(i=>i%2==0).Average();  
    6.   
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  7. //都是偶数？  
    8.   
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  9. varallEven=intArray.All(i=>i%2==0);  
    10.   
  
  
  10.  
    11.   
  
  
  11. //包含偶数？  
    12.   
  
  
  12.  
    13.   
  
  
  13. varcontainsEven=intArray.Any(i=>i%2==0);  
    14.   
  
  
  14.  
    15.   
  
  
  15. //第4到第8个数  
    16.   
  
  
  16.  
    17.   
  
  
  17. varfourthToEighth=intArray.Skip(3).Take(5);  
    18.

如果您使用C#2.0来写，您会怎么做？

拯救C#2.0

C#3.0通过引入了函数式编程特性大幅增强了语言的生产力。如果说C#2.0和Java还没有太大差距的话，那么C#3.0已经将Java甩开地太远太远。不过真要说起来，在Java中并非不可以加入函数式编程的理念。只不过，如果没有足够的语言特性进行支持（如快速构造匿名函数、闭包、一定程度的类型推演等等），函数式编程对于某些语言来说几乎只能成为“理念”。不过现在，我们暂且先放下对“函数式编程”相关内容的探索，设法拯救C#2.0所缺失的生产力吧。

C#3.0中可以使用Lambda表达式构造一个匿名函数，这个能力其实在C#2.0中也有。我们姑且认为这点不是造成差距的主要原因，那么有一点是C#2.0绝对无法实现的，那就是“扩展方法”。C#3.0中的扩展方法，可以“零耦合”地为一个，甚至一系列类型添加“实例方法”。当然，这也是编译器的功能，实际上我们只是定义了一些静态方法而已。这一点在C#2.0中还是可以做到的：

 
 
 
      
  
  
  1. publicclassEnumerable  
    2.   
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  3. {  
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5. publicstaticIEnumerable< T>Where< T>(Func< T,bool>predicate,IEnumerable< T>source)  
    6.   
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  7. {  
    8.   
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  9. foreach(Titeminsource)  
    10.   
  
  
  10.  
    11.   
  
  
  11. {  
    12.   
  
  
  12.  
    13.   
  
  
  13. if(predicate(item))  
    14.   
  
  
  14.  
    15.   
  
  
  15. {  
    16.   
  
  
  16.  
    17.   
  
  
  17. yieldreturnitem;  
    18.   
  
  
  18.  
    19.   
  
  
  19. }  
    20.   
  
  
  20.  
    21.   
  
  
  21. }  
    22.   
  
  
  22.  
    23.   
  
  
  23. }  
    24.   
  
  
  24.  
    25.   
  
  
  25. publicstaticIEnumerable< TResult>Select< T,TResult>(Func< T,TResult>selector,IEnumerable< T>source)  
    26.   
  
  
  26.  
    27.   
  
  
  27. {  
    28.   
  
  
  28.  
    29.   
  
  
  29. foreach(Titeminsource)  
    30.   
  
  
  30.  
    31.   
  
  
  31. {  
    32.   
  
  
  32.  
    33.   
  
  
  33. yieldreturnselector(item);  
    34.   
  
  
  34.  
    35.   
  
  
  35. }  
    36.   
  
  
  36.  
    37.   
  
  
  37. }  
    38.   
  
  
  38.  
    39.   
  
  
  39. publicstaticList< T>ToList< T>(IEnumerable< T>source)  
    40.   
  
  
  40.  
    41.   
  
  
  41. {  
    42.   
  
  
  42.  
    43.   
  
  
  43. List< T>list=newList< T>();  
    44.   
  
  
  44.  
    45.   
  
  
  45. foreach(Titeminsource)  
    46.   
  
  
  46.  
    47.   
  
  
  47. {  
    48.   
  
  
  48.  
    49.   
  
  
  49. list.Add(item);  
    50.   
  
  
  50.  
    51.   
  
  
  51. }  
    52.   
  
  
  52.  
    53.   
  
  
  53. returnlist;  
    54.   
  
  
  54.  
    55.   
  
  
  55. }  
    56.   
  
  
  56.  
    57.   
  
  
  57. }  
    58.

于是现在，我们便可以换种写法来实现相同的功能了：

 
 
 
      
  
  
  1. string[]strArray={"1","2","3","4"};  
    2.   
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  3. List< int>even=  
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5. Enumerable.ToList(  
    6.   
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  7. Enumerable.Where(  
    8.   
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  9. delegate(inti){returni%2==0;},  
    10.   
  
  
  10.  
    11.   
  
  
  11. Enumerable.Select(  
    12.   
  
  
  12.  
    13.   
  
  
  13. delegate(strings){returnInt32.Parse(s);},  
    14.   
  
  
  14.  
    15.   
  
  
  15. strArray)));  
    16.

即使您可以接受delegate关键字构造匿名函数的能力，但是上面的做法还是有个天生的缺陷：逻辑与表现的次序想反。我们想表现的逻辑顺序为：转化（Select）、过滤（Where）、及容器构造（ToList），C#3.0所表现出的顺序和它相同，而C#2.0的顺序则相反。由于语言能力的缺失，这个差距无法弥补。很多时候，语言的一些“小功能”并不能说是可有可无的特性，它很可能直接决定了是否可以用某种语言来构造InternalDSL或进行BDD。例如，由于F#的灵活语法，FsTest使得开发人员可以写出"foobar"|>shouldcontains"foo"这样的语句来避免机械的Assert语法。同样，老赵也曾经使用actor< =msg这样的逻辑来替代actor.Post(msg)的显式调用方式。

封装逻辑

既然没有“扩展方法”，我们要避免静态方法的调用形式，那么就只能在一个类中定义逻辑了。这点并不困难，毕竟在API的设计发展至今，已经进入了关注FluentInterface的阶段，这方面已经积累了大量的实践。于是我们构造一个Enumerable< T>类，封装IEnumerable< T>对象，以此作为扩展的入口：

 
 
 
      
  
  
  1. publicclassEnumerable< T>  
    2.   
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  3. {  
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5. privateIEnumerable< T>m_source;  
    6.   
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  7. publicEnumerable(IEnumerable< T>source)  
    8.   
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  9. {  
    10.   
  
  
  10.  
    11.   
  
  
  11. if(source==null)thrownewArgumentNullException("source");  
    12.   
  
  
  12.  
    13.   
  
  
  13. this.m_source=source;  
    14.   
  
  
  14.  
    15.   
  
  
  15. }  
    16.   
  
  
  16.  
    17.   
  
  
  17. ...  
    18.   
  
  
  18.  
    19.   
  
  
  19. }  
    20.   
  
  
  20.  
    21.   
  
  
  21. 并以此定义所需的Select和Where方法：  
    22.   
  
  
  22.  
    23.   
  
  
  23. publicEnumerable< T>Where(Func< T,bool>predicate)  
    24.   
  
  
  24.  
    25.   
  
  
  25. {  
    26.   
  
  
  26.  
    27.   
  
  
  27. if(predicate==null)thrownewArgumentNullException("predicate");  
    28.   
  
  
  28.  
    29.   
  
  
  29. returnnewEnumerable< T>(Where(this.m_source,predicate));  
    30.   
  
  
  30.  
    31.   
  
  
  31. }  
    32.   
  
  
  32.  
    33.   
  
  
  33. privatestaticIEnumerable< T>Where(IEnumerable< T>source,Func< T,bool>predicate)  
    34.   
  
  
  34.  
    35.   
  
  
  35. {  
    36.   
  
  
  36.  
    37.   
  
  
  37. foreach(Titeminsource)  
    38.   
  
  
  38.  
    39.   
  
  
  39. {  
    40.   
  
  
  40.  
    41.   
  
  
  41. if(predicate(item))  
    42.   
  
  
  42.  
    43.   
  
  
  43. {  
    44.   
  
  
  44.  
    45.   
  
  
  45. yieldreturnitem;  
    46.   
  
  
  46.  
    47.   
  
  
  47. }  
    48.   
  
  
  48.  
    49.   
  
  
  49. }  
    50.   
  
  
  50.  
    51.   
  
  
  51. }  
    52.   
  
  
  52.  
    53.   
  
  
  53. publicEnumerable< TResult>Select< TResult>(Func< T,TResult>selector)  
    54.   
  
  
  54.  
    55.   
  
  
  55. {  
    56.   
  
  
  56.  
    57.   
  
  
  57. if(selector==null)thrownewArgumentNullException("selector");  
    58.   
  
  
  58.  
    59.   
  
  
  59. returnnewEnumerable< TResult>(Select(this.m_source,selector));  
    60.   
  
  
  60.  
    61.   
  
  
  61. }  
    62.   
  
  
  62.  
    63.   
  
  
  63. privatestaticIEnumerable< TResult>Select< TResult>(IEnumerable< T>source,Func< T,TResult>selector)  
    64.   
  
  
  64.  
    65.   
  
  
  65. {  
    66.   
  
  
  66.  
    67.   
  
  
  67. foreach(Titeminsource)  
    68.   
  
  
  68.  
    69.   
  
  
  69. {  
    70.   
  
  
  70.  
    71.   
  
  
  71. yieldreturnselector(item);  
    72.   
  
  
  72.  
    73.   
  
  
  73. }  
    74.   
  
  
  74.  
    75.   
  
  
  75. }  
    76.

这些扩展都是些高阶函数，也都有延迟效果，相信很容易理解，在此就不多作解释了。在这里我们直接观察其使用方式：

 
 
 
      
  
  
  1. List< int>even=newEnumerable< string>(strArray)  
    2.   
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  3. .Select(delegate(strings){returnInt32.Parse(s);})  
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5. .Where(delegate(inti){returni%2==0;})  
    6.   
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  7. .ToList();  
    8.

不知道您对此有何感觉？

老赵对此并不满意，尤其是和C#3.0相较之下。我们虽然定义了Enumerable封装类，并提供了Select和Where等逻辑，但是由于匿名函数的构造还是较为丑陋。使用delegate构造匿名函数还是引起了不少噪音：

与JavaScript的function关键字，和VB.NET的Function关键字一样，C#2.0在构造匿名函数时无法省确delegate关键字。

与C#3.0中的Lambda表达式相比，使用delegate匿名函数缺少了必要的类型推演。

使用delegate构造匿名函数时必须提供完整的方法体，也就是只能提供“语句”，而不能仅为一个“表达式”，因此return和最后的分号无法省确。

我们设法拯救C#2.0，但是我们真的做到了吗？

框架/类库真能弥补语言的生产力吗？

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