F＃：有些，无，或异常？

Question

我最近一直在教自己F＃，我来自命令式（C ++ / C＃）背景。 作为一个练习，我一直在研究可以用矩阵做东西的函数，比如添加，乘法，得到决定因素等等。在这方面一切都很顺利，但我发现在涉及处理时我可能没有做出最好的决定输入无效，例如：

// I want to multiply two matrices
let mult m1 m2 =
  let sizeOK = validateDims m1 m2

  // Here is where I am running to conceptual trouble:
  // In a C# world, I would throw an exception.
  if !sizeOK then
    raise (InvalidOperationException("bad dimensions!")
  else
    doWork m1 m2  

因此，虽然这在技术上有效，但这适用于功能语言吗？ 它是否符合函数式编程的精神？ 或者将它重写为更有意义：

let mult m1 m2 =
  let sizeOK = validateDims m1 m2

  if !sizeOK then
    None
  else
    Some doWork m1 m2  

在这种情况下，我返回一个选项，它在矩阵周围添加了一个额外的层，但我也可以使用函数的结果，即使在程序中的某个稍后的点处具有模式匹配的失败情况（无）等。 那么这些类型的场景是否有最佳实践？ 功能程序员会做什么？

Answer 1

我倾向于避免异常，原因如下：

• .NET异常很慢
• 例外以一种意想不到的方式改变程序的控制流程，这使得它更难以推理
• 在危急情况下经常出现异常，而您可以通过使用选项进行故障安全。

在您的情况下，我将遵循F＃核心库约定（例如List.tryFind和List.find等）并创建两个版本：

let tryMult m1 m2 =
  let sizeOK = validateDims m1 m2

  if not sizeOK then
    None
  else
    Some <| doWork m1 m2

let mult m1 m2 =
  let sizeOK = validateDims m1 m2

  if not sizeOK then
    raise <| InvalidOperationException("bad dimensions!")
  else
    doWork m1 m2 

这个例子是不够的特殊使用异常。 的mult功能包括为C＃的兼容性。 在C＃中使用库的人没有模式匹配来轻松分解选项。

选项的一个缺点是它们没有给出函数没有产生值的原因。 这里太过分了; 通常选择 （或Haskell术语中的monad）更适合错误处理 ：

let tryMult m1 m2 =
  // Assume that you need to validate input
  if not (validateInput m1) || not (validateInput m2) then
     Choice2Of2 <| ArgumentException("bad argument!")
  elif not <| validateDims m1 m2 then
    Choice2Of2 <| InvalidOperationException("bad dimensions!")
  else
    Choice1Of2 <| doWork m1 m2

遗憾的是F＃Core缺乏操纵Choice的高阶函数。 您可以在FSharpX或ExtCore库中找到这些功能。

Answer 2

我倾向于遵循以下准则：

当出现意外错误的函数时，在假设总是有返回值的函数中使用异常。 例如，如果参数不遵守函数的合同，则可以这样做。 这具有客户端代码变得更简单的优点。

当函数有时具有有效输入的返回值时，请使用选项。 例如，这可以在可能不存在有效密钥的地图上获得。 因此，您强制用户检查该函数是否具有返回值。 这可能会减少错误，但总是会混淆客户端代码。

你的情况介于两者之间。 如果您希望它主要用于尺寸有效的地方，我会抛出异常。 如果您希望客户端代码经常使用无效维度调用它，我将返回一个选项。 我可能会选择前者，因为它更清洁（见下文），但我不知道你的背景：

// With exception
let mult3 a b c = 
  mult (mult a b) c;

// With option
let mult3 a b c= 
   let option = mult a b
   match option with
     | Some(x) -> mult x b
     | None -> None

免责声明：我没有函数式编程的专业经验，但我是研究生级别的F＃编程助教。

Answer 3

我喜欢上面的答案，但我想添加另一个选项。 这实际上取决于结果出乎意料的程度以及是否有意义继续进行。 如果这是一个罕见的事件并且调用者可能不打算失败，那么异常是完全可敬的。 捕获异常的代码可能是上面的许多级别，调用者可能不打算失败。 如果操作失败是一个非常常规的结果，那么Some / None是可以的，虽然它只给你两个选项而无法传递结果。 另一种选择是将可能性区分开来。 这会强制调用者可能在不同的结果上匹配，是可扩展的，并且不会强制您使每个结果都具有相同的数据类型。

例如

type MultOutcome =
    | RESULT of Matrix
    | DIMERROR 
    | FOOERROR of string


let mult a b =
    if dimensionsWrong then
        DIMERROR
    elif somethingElseIDoNotLike then
        FOOERROR("specific message")
    else
        DIMRESULT(a*b)


match mult x y with
    | DIMERROR ->  printfn "I guess I screwed up my matricies"
    | FOOERROR(s) -> printfn "Operation failed with message %s" s
    | DIMRESULT(r) ->
         // Proceed with result r