12.5.3 在 F# 中实现计算生成器

在计算表达式块前面的标识符，是类的实例，把所需的操作实现成为实例成员。许多操作都已经有了，我们根本不必要提供所有的，最基本的操作用 Bind 和 Return 成员实现。当 F# 编译器看到计算表达式，比如清单 12.18 时，会把它转换为使用这些成员的F# 代码。F# 示例转换成这样：

value.Bind(ReadInt(), fun n –> 

  value.Bind(ReadInt(), fun m–> 

    let add = n + m 

    let sub = n – m 

    value.Return(n * m) ))

每当我们在计算表达式中使用 let! 基本操作时，都会转换为对 Bind 成员的调用。这是因为 readInt 函数返回 ValueWrapper<int> 类型的值，但是，当我们使用自定义的值绑定，为它分配符号 n 时，值的类型将是 int；Bind 成员的目的是要从计算类型中提取值，并用这个值作为参数值，调用表示计算的其余部分函数。

可以把let! 基本操作和标准的值绑定let 的行为进行比较。在清单 12.18 中，如果写成 let n = readInt()，那么，n 的类型就是 ValueWrapper<int>，要得到整数，我们就必须自己提取。这时，我们可以使用 Value 属性，但是，对于值是隐藏的计算，唯一能访问的方式就是通过 Bind 成员。

计算的其余部分转换成函数，为计算提供了很大的灵活性。Bind 成员可能立即调用函数，或者不调用函数，就返回结果。例如，我们处理选项值时，如果Bind 成员的第一个参数是 None，那么，道最后结果就是 None，而不管这个函数的结果如何。这样，bind 操作不会调用给定的函数，因为作为参数使用的选项值是不包含实际值；在其他情况下，bind 操作应该有效地记住这个函数（通过把它作为结果的一部分保存起来），在以后执行。我们会在下一章讨论这样的例子。

我们的示例还表明，多个 let! 结构会转换成嵌套调用 Bind 成员。这是因为，作为给这个成员的最后一个参数值的函数，是连续（continuation），即，表示计算的其余部分。示例最后调用 Return 成员，是使用 return 结构创建的。

理解 bind 和 return的类型签名

各种计算表达式都需要实现的这两个操作的类型，结构总是相同；唯一的不同，是下面的签名中泛型类型 M 的变化：

Bind :     M<‘T>* (‘T -> M<‘R>) -> M<‘R> 

Return : ‘T -> M<‘T>

在前面的示例中，类型 M<‘T> 是 ValueWrapper <‘T>  类型。通常，bind 操作为了调用指定的函数，需要知道如何从计算类型中获得值。当计算类型携带额外的信息时，bind 操作也需要把由第一个参数值（类型为 M <‘T>）所携带的额外信息，和从函数调用的结果（类型为 M<‘R>）提取的信息组合起来，把它们作为整体结果的一部分返回。return 操作要简单得多，因为它从基本操作值构造了一元类型的实例。

在前面的示例中，我们使用标识符 value 来构造计算，这个标识符就是普通的 F# 值，它是有特定成员对象的实例。在 F# 中，这个对象称为计算生成器（computation builder）。清单 12.19 实现了一个简单的生成器，有两个必须的成员，我们还需要创建实例 value，在转换过程中使用。

清单 12.19 为值实现计算生成器 (F#)

type ValueWrapperBuilder() = 

  member x.Bind(Value(v), f) =f(v)     [1]

  member x.Return(v) = Value(v)    [2]

let value = http://www.mamicode.com/new ValueWrapperBuilder() <-- 创建生成器的实例

Bind 成员[1]首先要从ValueWrapper <‘T> 类型中提取实际值，这是在成员的参数列表中完成的，使用差别联合的 Value 识别器作为一个模式，实际值将分配给符号 v。有了这个值以后，我们就可以调用计算 f 的其余部分。这个计算类型不携带任何额外的信息，因此，我们能够返回此调用的结果，作为整个计算的结果。Return 成员就简单了，它只把值打包到计算类型中。

在这个清单中，使用 value 声明，我们现在可以运行清单 12.18 中的计算表达式。F# 还可以使用计算表达式实现 readInt 函数，我们需要把结果打包到 ValueWrapper <int> 类型的实例中，这可以使用 return 基本操作实现：

> let readInt() = value { 

  let n =Int32.Parse(Console.ReadLine()) 

  return n };; 

val readInt : unit ->ValueWrapper<int>

这个函数不需要 bind 操作，因为它不使用任何 ValueWrapper <‘T> 类型的值。整个函数括在计算表达式块中，这样，函数的返回类型是 ValueWrapper<int>，而不是 int。如果我们对ValueWrapper <‘T> 类型一无所知，那么，使用这个函数的唯一方法，是从另一个计算表达式中，使用 let! 基本操作来调用函数。重要的是，计算表达式提供了一种方法，通过组合，可以从简单的值生成更复杂的值。单子值有点像可以组合的黑盒子，而如果我们想看看里面，就需要一些关于单子类型的专门知识。而有了 ValueWrapper <‘T>，我们需只要知道差别联合的结构。

在 C# 中，用查询语法写出类似于 readInt 的函数，是不可能的，因为查询需要有一些输入，来初始化 from 子句。在查询语法中的 let 子句，大致相当于计算表达式中 let 绑定，但是，查询不能从这里开始。不过，如我们在清单 12.15 所见的，使用查询可以写很多有用的东西，因此，我们可以为 ValueWrapper <‘T> 类型添加查询运算符。

12.5.3 在 F# 中实现计算生成器